利用Marquardt算法进行两颗卫星的AGPS定位

为了在弱信号情况下更有效地实现定位,对辅助全球定位系统（AGPS）中2颗星定位算法进行了研究,采用AGPS定位系统加快卫星捕获和提供辅助数据. 利用Marquardt算法进行位置解算,加入了步长因子,根据目标函数的变化情况自适应调整步长,解决了Gauss Newton算法对病态方程组解算误差较大的问题. 2次观测中当有2颗卫星重复出现时,平均定位偏差由703.24ｍ下降到116. 63ｍ,1颗卫星重复出现时,由108.93ｍ下降到32. 17ｍ,算法运算量增加不多.     

三颗星的AGPS定位算法与实现

为了在弱信号情况下更有效地实现定位,对辅助全球定位系统(AGPS)中三颗星定位算法进行了研究。采用AGPS 定位系统结构改善接收机捕获性能,AGPS系统通过通用无线分组业务(GPRS)服务提供定位辅助数据;当接收机只能捕获三 颗卫星信号时,利用边界模糊处理技术进行伪距处理,构成3个方程,附加地球椭球方程,采用Gauss-Newton算法对方程组进 行位置解算．最后根据实测数据分析初始高度不同时的位置解算结果,当高度差为10m时,平均水平定位偏差小于16m．算 法运算量相当于传统定位算法的2/5。     

GNSS超快速网络RTK算法及精度分析

针对GNSS数据解算流程和GPS/BDS/GLONASS多系统网络RTK定位算法,利用C#、C++编程开发GNSS超快速网络RTK解算软件,该软件可在短时间内快速解算用户三维坐标。以地形复杂、主要为山区的广西河池为实验对象,选取广西8个CORS站作为基准站参与计算,采用超快速解算软件解算6个流动站3天不同观测时长的实测数据,并与TBC+COSA_GPS软件作对比分析,结果表明:在流动站观测时长为30 min以内,超快速软件比TBC+COSA_GPS软件解算的坐标值与真值符合较好;当流动站观测时长达到45 min后,超快速软件的解算精度在平面上优于±3 cm,高程上优于±5 cm,但TBC+COSA_GPS软件在各观测时长的解算精度较为稳定。     

基于一种不规则三角网的卫星导航选星算法研究

如何合理快速地选取参与导航解算的可见星,是当前北斗/GNSS多系统卫星导航定位亟待解决的关键问题之一。针对此问题,提出一种基于不规则三角网投影的选星算法。该算法的主要思路是,通过一种球内接多面体,投影出Delaunay不规则三角网,快速计算出球内接多面体体积,得出多面体体积与几何精度因子(geometric dilation of precision,GDOP)的关系,作为选星判断的依据。通过试验计算表明:当参与解算的可见星数量小于11颗时,随着多面体体积的增大,GDOP值减小趋势明显;当可见星数量达到11颗后,GDOP值随着多面体体积增大变化趋势不明显,但解算时效明显降低。据此,在众多可见星中,选择空间几何分布较好的11颗星作为解算卫星,导航定位精度较好,且解算时效也得到兼顾。     

ＧＮＳＳ超快速网络 ＲＴＫ算法及精度分析

针对 ＧＮＳＳ数据解算流程和 ＧＰＳ／ＢＤＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ多系统网络 ＲＴＫ定位算法,利用 Ｃ＃、Ｃ＋＋编程 开发 ＧＮＳＳ超快速网络 ＲＴＫ解算软件,该软件可在短时间内快速解算用户三维坐标。以地形复杂、主要为 山区的广西河池为实验对象,选取广西 ８个 ＣＯＲＳ站作为基准站参与计算,采用超快速解算软件解算 ６个 流动站 ３天不同观测时长的实测数据,并与 ＴＢＣ＋ＣＯＳＡ＿ＧＰＳ软件作对比分析,结果表明：在流动站观测 时长为 ３０ｍｉｎ以内,超快速软件比 ＴＢＣ＋ＣＯＳＡ＿ＧＰＳ软件解算的坐标值与真值符合较好;当流动站观测时 长达到 ４５ｍｉｎ后,超快速软件的解算精度在平面上优于 ±３ｃｍ,高程上优于 ±５ｃｍ,但 ＴＢＣ＋ＣＯＳＡ＿ＧＰＳ软件在各观测时长的解算精度较为稳定。     

基于TBC 与GAMIT 的多余长基线对高精度CORS 数据解算精度分析

为探讨多余长基线对CORS 数据解算精度的影响, 以广西地区的CORS 基准站为例, 选择了7 个连续年积日不同观测时间段的CORS 观测数据, 同时引入IGS 站形成多余长基线。结合生产实践, 分别采用商业软件TBC 和科研软件GAMIT 对 CORS 数据进行处理, 以定量分析两种不同解算模式在不同观测时间段中多余长基线对高精度CORS 数据解算精度的影响。结果表明,无论采用TBC 或GAMIT, 多余长基线都会对高精度CORS 数据解算精度产生影响, 且观测时长较短时, 影响尤为明显; 随着观测时间增加,影响逐渐减小。在软件解算质量方面,TBC 的解算精度略低于GAMIT 的解算精度。TBC 作为一款商用软件,其操作简便且界面实体化,基线解算精度与GAMIT 差异不大, 在实际生产应用方面有一定的优势。     

粒子滤波算法在BDS高铁铁轨静态形变监测中的应用研究

高铁因每天清晨需要6h的空窗期维修时间而无法通行,社会的发展需要减少空窗期时间来提高高铁运转效率。传统的基于北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)的高铁铁轨路基的形变监测系统需要一天的观测时长对路基进行精确的监测,这远超高铁空窗期的观测时长无法对提高高铁运转效率起到作用。针对这种情况,在原形变监测解算算法上加入粒子滤波算法,尝试将观测时长缩减到高铁空窗期内;同时,在采样数据大幅度下降的情况下确保解算的监测点坐标值满足高铁路基的定位精度要求。本文利用广汕高铁的BDS形变监测系统的实测采样数据进行实验仿真,验证了粒子滤波算法加入后的有效性。实验结果表明,在粒子滤波算法加持下,观测时长缩减到15 min可确保监测点解算坐标值的$ A,B,H $ 3个方向精度均满足高铁路基定位的±5 mm精度要求,为减少高铁空窗期时间,提升高铁运转效率提供了有效的方法和思路。     

辅助北斗导航中参考基站服务范围评估研究

为了提高移动定位性能,增强北斗导航系统的应用能力,降低移动网络的投资成本,提出了一种新的辅助卫星移动定位中参考基站服务范围的评估方法,并对辅助北斗导航中参考基站的服务范围进行了评估。首先利用STK建立北斗导航系统模型,模拟出实际的应用场景;然后在该场景下通过改变参考基站与UE的距离,分别计算出二者观测到同一卫星的区间链路数据;最后通过观测到同颗卫星的持续时长分析出参考基站的服务范围。结果表明,参考基站服务范围对基站与UE观测同一颗卫星的可见时长有着较强的影响,当参考基站服务范围超过300km时,就会严重影响到北斗的辅助性能。研究结果为辅助北斗移动定位业务的开展提供先验信息。     

基于GPS的星地激光通信捕获对准研究

提出了基于GPS坐标解算实现星地激光通信捕获、跟踪和对准(ATP)初始捕获的方法。星地激光通信信标光跟踪系统通过对地面GPS坐标和卫星坐标的解算,得到地面光学天线的方位角和俯仰角,光学天线根据角度旋转对准信标光,从而将信标光引入粗跟踪CCD的视场。给出了GPS坐标解算算法和信标光方向角度随卫星坐标变化的仿真曲线。用二维电机进行了地面转台的捕获实验,对实验数据进行了捕获精度的分析,结果表明,通过GPS坐标解算能够快速地实现信标光的初始捕获。     

利用PPP模糊度固定技术估计天顶对流层延迟

基于GPS天顶对流层延迟(ZTD)快速高精度解算在天气预报中的重要性,采用非差精密单点定位(PPP)模糊度固定技术估计ZTD.选取国际全球导航卫星系统(GNSS)服务中心(IGS)提供的40个测站7d的GPS观测数据进行实验,研究1,2,3,4,6,12和24h时长PPP模糊度固定率以及模糊度固定或坐标紧约束对ZTD估计的影响.结果表明:4h模糊度固定率即达100%.以24h固定解ZTD为参考值,模糊度固定或坐标紧约束能明显提高ZTD估计精度.其中,4h固定解ZTD估计精度达1.4mm.因此,可选用4h时长观测数据进行PPP模糊度固定,快速获得高精度ZTD参数.另外,通过模拟小时数据缺失情况,验证了PPP模糊度固定技术能有效解决数据缺失后ZTD估计精度显著下降问题.研究成果可用于优化气象部门GNSS数据处理方法,为灾害性天气即时监测和临近预报提供及时准确的ZTD参数.     

广域实时亚米级单点定位算法

针对传统的单点定位方法无法满足应用需求日益提高的实时定位精度问题,提出一种新的广域实时亚米级单点定位算法。基于单频接收机提供的卫星原始观测值,通过网络获得由国际GPS服务(international GPS service, IGS)播发的GNSS卫星精密轨道和钟差以及格网电离层改正数据,在终端嵌入式软件或APP软件程序中,通过载波平滑伪距的定位模型进行定位解算得到用户精确位置。大量试验结果统计分析表明:该算法在全天候任意时段内均可实现平面方向优于0.8 m、高程方向优于2 m的静态定位精度,以单频接收机的硬件成本,快速收敛实现了实时亚米级定位精度,能够满足大量应用场景对连续稳定可靠的高精度实时定位要求。提出的广域实时亚米级单点定位技术,能够在无需大量建设地基增强基准站的情况下,提供广域范围内大部分应用场景下的实时亚米级高精度位置服务。     

天基无源定位与现代小卫星技术

介绍了基于现代小卫星技术的天基无源定位系统几个主要技术层次——单星定位、双星定位、编队飞行、卫星星座；论述了各个技术层次的基本概念、特点和关键技术。详细分析了适合我国国情的双星无源定位方案，该方案依靠2颗同轨小卫星，采用到达时间延迟／到达频率延迟(TDOA／FDOA)定位方式，实现对辐射源的实时、精确定位，数值计算结果进一步揭示了定位精度与TDOA／FDOA测量精度的关系；具体研究了卫星编队飞行的天基干涉仪应用方式的可实现性，认为应当通过对TDOA或FDOA的测量实现基于卫星编队飞行的无源定位。     

机载单站非等间隔轨迹优化滤波模型的研究

针对在机载单站ESM传感器对慢速运动目标跟踪中,由侦收数据率不稳定、可观测性弱及受载机运动轨迹影响导致的定位精度低等问题,提出一种基于漂移瑞利滤波器的非等间隔轨迹优化滤波模型.该模型通过实时更新采样间隔解决侦收数据不稳定的难题,同时基于位置协方差矩阵迹最小准则,预估计观测平台的最优运动方向,进而避免了由相对位置不当引发...     

NLOS环境中的线性回归最小二乘三维定位算法

针对室内非视距无线环境中移动终端的三维定位问题,提出了一种非视距无线环境中基于线性回归与最小二乘法的三维定位算法。首先,基于无线通信环境中波达时间(TOA)的测量误差具有正偏置的特性,运用线性回归估计测试终端到基站之间的非视距测量距离误差与真实距离之间的线性关系;然后,根据该线性关系运用最小二乘原理对移动终端进行三维几何定位。实验结果表明,算法具有较高的定位精度,最大定位误差不超过2 m,且在非视距环境下,所提出的定位算法不仅不需要TOA的时延分布先验知识,而且定位精度优于其他基于TOA的两阶段最小二乘定位算法的定位精度。     

吊装用起重机自动定位视觉伺服控制

传统起重机自动定位方法精度低,稳定性差,不能形成真正的闭环控制,现有起重机视觉定位方法普遍存在抗扰动性能差和视觉雅可比矩阵参数难以获得等问题。为了解决外部扰动影响视觉伺服定位精度和稳定性的问题,建立了扰动工况下吊装末端执行器的位姿数学模型,提出一种基于自抗扰控制器的视觉伺服扰动抑制方法。根据图像投影特性,得出雅可比矩阵参数与图像特征微分关系方程,设计了雅可比矩阵参数估计值自适应更新率,并建立闭环动力学方程。根据图像特征误差,构建李亚普诺夫函数,给出了系统稳定性证明。进行仿真与实验分析,结果表明:当视觉误差收敛后,位置与速度曲线均趋于零值,说明在视觉不确定性和恒定、瞬时扰动的情况下,本文方法仍然具有令人满意的定位精度。通过与其他控制方法的对比结果分析可知,本文方法在保证视觉伺服系统定位精度的同时,能够加快视觉误差的收敛速度,具有更好的稳定性,因此,适用于吊装用起重机自动定位视觉伺服系统。     

Tunnel personnel positioning method based on TOA and modified location-fingerprint positioning

To position personnel in mines, the study discussed in this paper built on the tunnel personnel positioning method on the basis of both TOA and location-finger print(LFP) positioning. Given non-line of sight(NLOS) time delay in signal transmission caused by facilities and equipment shielding in tunnels and TOA measurement errors in both LFP database data and real-time data, this paper puts forth a database data de-noising algorithm based on distance threshold limitation and modified mean filtering(MMF), as well as a real-time data suppression algorithm based on speed threshold limitation and MMF.On this basis, a nearest neighboring data matching algorithm based on historical location and the speed threshold limitation is used to estimate personnel location and realize accurate personnel positioning.The results from both simulation and the experiment suggest that: compared with the basic LFP positioning method and the method that only suppresses real-time data error, the tunnel personnel positioning methods based on TOA and modified LFP positioning permits effectively eliminating error in TOA measurement, making the measured data close to the true positional data, and dropping the positioning error:the maximal positioning error in measurements from experiment drops by 9 and 3 m, respectively, and the positioning accuracy of 3 m is achievable in the condition used in the experiment.     

基于声音位置指纹的室内声源定位方法

针对基于模型的声源定位方法在非结构化空间中应用所存在的模型依赖度高、定位精度低等问题,提出一种基于声音位置指纹的定位方法,通过将待定位点处的声源信号空间位置特征与定位数据库中信息进行比较从而完成声源定位.该定位方法包括2个阶段:离线采样阶段,捕获各定位参考点处声源信号并完成位置特征提取,据此特征和参考点位置信息构建定位数据库;在线定位阶段,通过提取待定位点处实时信号特征并和定位数据库中信息进行匹配完成定位.仿真实验结果表明:在麦克风数量较少、环境噪声干扰较大的情况下,该方法具有较小的声源位置估计偏差,定位效果可满足实际应用需求.