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AGNSS增强定位方法研究

为了提高辅助全球导航卫星系统（AGNSS）的定位性能,实现用户在捕获卫星数不满足解算条件下进行有效定位,论文对只有三颗可见星情况下的定位方法进行了研究。研究中采用AGNSS定位系统结构,以加快卫星捕获并提供辅助数据,通过两次观测数据的组合完成定位解算,并分析无卫星重复、有卫星重复以及两次观测间隔时长等因素对精度因子、定位性能以及置信度的影响。通过定位验证可知,随着两次观测间隔时长的增加,定位性能越来越好。当间隔时长为2min时,无卫星重复时的定位精度为2.22m,一颗星重复时为3.21m,两颗星重复时为16.76m,三颗星完全重复时为38.72m,其精度完全可以满足用户对位置的需求,增强了AGNSS定位性能。     

INS辅助的GPS快速捕获方法研究

在高动态环境下GPS信号的快速捕获对GPS接收机的性能提出了更高的要求。高速运动使接收机接收到的信号上附加了较大的多普勒频移,需要更多的时间捕获信号。通过惯导系统提供的惯性信息和星历数据估算多普勒频移,可减少搜索范围以缩短捕获时间。在分析传统的GPS信号快速捕获方法后,重点研究了惯性信息辅助GPS接收机快速捕获的方法,并对其捕获性能进行了分析,通过Matlab仿真验证该算法。结果表明高动态环境下运用该方法能够显著改善GPS接收机捕获性能,减少捕获时间。     

基于Xenomai实时Linux的北斗/GPS导航接收机

设计了一种基于Xenomai实时Linux的北斗/GPS导航接收机. 该接收机主体采用SoCFPGA进行实现,其中HPS上的基于Xenomai的Linux实时操作系统负责系统初始化、任务调度、射频前端驱动、捕获和跟踪环路的控制、位同步和帧同步处理以及定位解算等,而数据采集、卫星信号捕获和跟踪等部分由FPGA实现. 经测试,该接收机中的实时操作系统的任务响应延迟小于15 μs,实时性能够满足北斗/GPS导航接收机对实时性的要求,且接收机的CEP测试结果达到2.290 4 m,能达到定位需求. 此外该接收机能够支持输出差分定位的原始数据及扩展组合导航.     

高动态GPS接收机同步环路的设计

通过对普通的GPS接收机信号同步的机理进行研究,分析了高动态环境给接收机的处理造成的问题,给出利用多步长搜索和FLL进行频率牵引的捕获方案.在普通的GPS接收机的基础上设计并仿真了高动态接收机.结果表明,该方案能够在高动态环境下完成信号的捕获和跟踪处理,为深入研究高动态接收机提供基础.     

基于MAX2769的GPS软件接收机

本文设计了基于MAX2769射频前端,可采集L1波段的民用GPS软件接收机。将采集到的GPS信号,转换为数字中频信号,然后通过对信号的捕获、跟踪,获得卫星与接收机之间的相对伪距,并最终用于定位解算。     

利用高斯牛顿迭代的时频差无源定位算法

针对传统高斯牛顿迭代法在时差-频差定位中因迭代初始值不准而易出现的不收敛问题,提出一种基于约束加权最小二乘(CWLS)的高斯牛顿迭代定位算法。该算法首先将定位问题中关于目标位置、速度的时差-频差非线性定位方程转化为伪线性方程,分步估计目标位置、速度初始值;为实现初始值的精确估计,将目标位置与辅助变量等式约束关系松弛为二阶锥约束(SOCP)条件;引入随机鲁棒最小二乘(SRLS)构建新的线性关系,当新线性关系的最小二乘解不满足二阶锥约束条件时,使用半定规划(SDP)技术求解目标位置的估计解,通过获得的目标位置来对目标速度进行求解;获得目标参数估计初始值后,建立时差-频差定位系统下关于目标位置与速度的高斯牛顿迭代方程,利用高斯牛顿迭代对目标参数进行寻优求解,该迭代过程不需要引入辅助参数,可以直接得到目标参数。仿真实验表明,所提算法对近场目标与远场目标均有很好的定位效果,较已有经典两步加权算法,其鲁棒性好、定位精度高。同时,仿真结果表明了高斯牛顿迭代方程时对初始值优化的必要性。     

一种低复杂度GNSS信号快速捕获算法

为满足全球卫星导航系统(GNSS)接收机中高精度跟踪环路对捕获模块伪码相位搜索精度的需求,提出一种基于数据折叠的正交快速捕获算法．该算法对接收机输入离散采样信号进行压缩处理,将单个伪码周期内的长序列转变为两组较短的序列,并对每组序列与对应处理后的本地伪码序列进行基于FFT的快速相关运算,最终通过两组相关结果确定伪码偏移量．算法降低了快速捕获中所需的FFT点数,在保留伪码相位搜索精度的同时降低了捕获器的实现代价．分析及仿真结果表明,该算法能够在较小的检测概率下降的条件下,极大降低捕获模块的算法复杂度．     

GNSS软件接收机中相关捕获算法研究

为了适应全球卫星导航定位系统(GNSS)接收机的发展趋势,研究了一种GNSS软件接收机捕获多个星座卫星信号的相关捕获算法.该算法可以同时接收和处理GPS和Galileo两个系统L1频段内所有民用信号,通过仿真分析了影响算法性能的因素--本地复现序列数,并给出了利用Simulink和程序实现的算法来捕获两个系统民用信号的结果.结果表明,该算法可以很快地捕获到系统信号,具有灵活、方便、简单的特点,对软件接收机的设计有指导意义.     

平面时差定位精度分析

分析了平面时差定位算法,求解了定位解析解和定位精度,根据实际情况,讨论了不同的雷达位置,接收机位置,时间测量误差和接收机测量误差对定位精度的影响,给出了数值解,直观地反映了不同接收机位置和不同目标位置时时差平面定位的相对定位误差。     

信号短暂缺失下的非完备GPS定位算法研究

该文提出一种在城市峡谷等复杂环境中卫星被频繁遮挡造成卫星信号短暂缺失的非完备条件下，利用少于3颗有效卫星，实现满足一定精度要求的定位方法。实际数据测试表明，在数十秒的短暂非完备期间内，该方法可以提供满足导航要求的定位结果，从而提高了GPS接收机的有效性。该方法不依赖额外传感器，亦不需要电子地图支持，同时系统成本无明显增加。     

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。     

抗差自适应EKF在INS/GNSS紧组合中的应用

针对惯性/卫星紧组合导航中卫星观测数据存在粗差,影响组合导航系统定位精度,同时考虑到卫星少于4颗和卫星几何分布不佳对预测残差构造自适应因子的影响,提出了一种抗差自适应EKF紧组合算法。该算法给出惯性/卫星紧组合状态方程与观测方程,抗差等价权因子和预测残差法构造自适应因子的计算公式,并给出卫星少于4颗和卫星几何状态分布不佳情况下自适应因子的计算方法。通过车载实测数据对算法进行验证与分析,实验结果表明,基于抗差自适应EKF的惯性/卫星紧组合算法可有效削弱卫星粗差观测值的影响,在可见卫星数少于4颗和卫星几何分布不佳的状态下,依据该算法获取的系统导航精度得到进一步提高。     

卫星移动终端增强型卡尔曼滤波协同自主定位算法

针对单星、多终端协作定位,提出了一种基于卡尔曼滤波的静止轨道卫星移动终端协同自主定位算法. 利用同波束内的未定位移动终端进行信令交互,获取卫星与波束中心参数进行最小二乘粗估计,再采用卡尔曼滤波对粗估计坐标二次优化. 仿真结果表明,基于卡尔曼滤波的静止轨道卫星移动终端协同自主定位算法可在单星场景下实现较精确的终端定位,且在协作终端数量增加时能降低定位误差的波动范围,提高定位稳定性.     

基于GPS/GPRS的校园定位监控系统设计

运用GPS/GPRS模块设计了一套校园定位监控系统,GPS通信系统运用GPS模块接收来自GPS定位卫星的定位信息,经过进一步的存储和解析处理,在LCD与PC机上实时显示,并通过OZI软件制作电子地图以完成在电子地图上实现自动导航功能.此外扩展了GPRS模块,将定位信息以GPRS通信的方式传送到监控终端,实现了校园的监控、调度、报警等功能.     

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。     

气压高度表增强GPS组合导航系统数据融合

针对在精密进场着陆阶段GPS信号易受干扰及高度准确性较差、气压高度表对气压及温度敏感的特点,提出了一种提高垂直方向定位精度的组合导航系统。基于GPS定位误差、气压高度表误差以及其“当前”统计模型,建立了系统的状态方程和观测方程,给出了采用迭代Kalman滤波的数据融合算法。理论分析仿真和实验结果表明,迭代Kalman滤波算法提高了垂直方向上的定位精度与实时性,改善可用性,性能优于Kalman滤波,保证了飞机在进近阶段的安全性和可靠性,可以作为精密进近阶段的着陆引导系统.     

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.