基于LS-PSO的北斗伪距单点定位算法

北斗伪距单点定位具有易于实现、不存在整周模糊度、速度快等特点,具有很大的研究和应用价值;传统最小二乘法由于引入了线性误差、对初始值依赖性强而导致定位精度低;为了提高北斗伪距单点定位的精度,通过分析最小二乘法和粒子群算法的优缺点,提出了一种LS-PSO组合算法;首先利用最小二乘法定位计算接收机的大约位置,作为粒子群算法解的基准值并建立解的搜索空间,然后利用粒子群算法得到全局最优值,解算出精度更高的结果;经过实验验证,LS-PSO组合算法可以稳定的解算出m级精度的定位结果,并且三维方向偏差都在大约5 m以内;最后通过与遗传算法的收敛情况和最小二乘法的定位精度进行对比,证明LS-PSO组合算法可以快速的收敛到最优解并且有效的提高了北斗伪距单点定位精度。     

一种双级北斗导航接收机伪距误差补偿方法

伪距误差是影响北斗卫星导航接收机定位精度的关键因素,本文提出一种基于伪距差分和自适应容积卡尔曼滤波（Cubature Kalman filter,CKF）的双级北斗导航接收机伪距误差补偿方法。该方法将伪距误差分为自有性误差和公共性误差两类,首先通过伪距差分方法补偿伪距自有性误差,其次设计量测噪声自适应CKF滤波器,对用户接收机运动系统状态进行估计,补偿伪距公共性误差。实验结果表明：载体静态时,双级补偿方法略优;载体动态时,双级补偿比单级补偿的定位误差减小显著,自适应CKF算法比CKF算法具有更好的对噪声和干扰的适应能力。     

基于北斗伪距差分与WiFi的室内外融合定位方法

针对北斗(BD)和WiFi单一系统定位精度不高和定位盲区问题,提出一种基于北斗差分与WiFi的室内外融合定位方法。根据北斗和WiFi异构网络建立多属性代价函数,优选参与定位信标及卫星组合;采用反距离加权内插的多基准站伪距差分法,修正北斗伪距方程减小空间伪距误差;构建基于接收信号强度指示(RSSI)传播模型的WiFi测距方程,并融合北斗差分伪距方程,通过泰勒迭代算法实现精确定位。实验结果表明:融合定位精度在95%的概率下优于2. 6 m,定位性能优于北斗和WiFi单独定位,有效解决了单一系统的定位缺陷和定位盲区问题,实现了室内外无缝融合精确定位,提高了定位精度和可靠性。     

车联网中基于伪距双差的车辆定位技术

为满足车联网中定位精度的要求, 本文提出了一种伪距双差车辆相对定位算法,该算法通过车辆间伪距信息的车到车(Vehicle-to-vehicle,V2V)交互,抵消了公共误差及不同接收机的时钟偏移量,提高了伪距双差的车辆定位精度。通过对比分析伪距双差算法与全球定位系统（Global position system,GPS)单点定位算法的距离误差均方根,证明了伪距双差算法的定位精度。仿真结果表明采用伪距双差算法(Double differencing relative,DDR) 的相对定位技术在公共可见卫星 数大于4时,其相对定位性能优于GPS单点定位方法。     

基于北斗卫星的GPS轨迹数据异常双频定位方法

当前GPS轨迹定位方法均采用单频定位,在数据异常情况下不能保障定位精度,故此提出一种基于北斗卫星的GPS轨迹数据双频定位方法研究。先基于北斗卫星的定位原理建立用于空间几何距离测量和地面监测点精准定位的数学模型,并确定出伪距和载波相位的观测值的权重;利用北斗卫星确定出标的物的空间几何距离,及空间位置信息;由于定位系统本身及大气电离层的影响,得到空间定位信息内包含有误差项,基于北斗卫星系统可以修正GPS轨迹误差项和异常数据,实现对标的物位置信息的精准定位。测试数据表明提出定位方法的精度更高,综合定位偏差值为0.56%,同时定位误差的均值和方差控制表现更好。     

基 ＡＤ９３６１的北斗接收机终端性能评估方法研究

为满足北斗定位导航系统中接收机基带信号处理算法研究的需要,设计了一种运行于软件无线电平台、输出数据全面多样的北斗接收机平台,并对其进行了详细的指标评估和定位验证。该接收机运行于由ARM、FPGA和AD9361组成的软件无线电平台上,利用AD9361射频前端得到北斗B1信号的中频采样数据,通过FPGA和ARM实现北斗卫星的快速捕获、跟踪及位置解算等信号处理流程。利用已知参数的模拟导航信号对接收机进行了性能指标评估,并进行了实际场景的定位实验。实验测试表明,该接收机捕获、跟踪等过程性能表现良好,导航定位精度及动态定位精度较高,可输出标准原始观测量数据,满足一般的北斗接收机基带信号处理及定位算法研究的需要。     

虚拟星座伪卫星和双泄漏电缆覆盖的室内定位

为增强室内卫星导航信号,提出了一种双泄漏电缆覆盖的虚拟星座伪卫星室内二维定位方法。采用卫星导航模拟器产生多路虚拟轨道卫星信号,同时激励相互垂直的双泄漏电缆的末端,信号沿泄漏电缆轴向传输的同时,通过外导体上的一系列槽孔向室内空间辐射卫星导航信号,使卫星导航接收机能直接定位,输出概略位置和伪距观测量,再利用卫星间伪距差的二维定位算法对接收机位置进行二次解算。通过搭建硬件系统进行实地测试,证明能达到室内伪距定位的米级精度。     

北斗高精度智能交通系统的设计及测试

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。中国软件评测中心通过实施基于北斗高精度导航定位的智能交通应用示范项目,开发出了由中心服务子系统、全球导航卫星系统(GNSS)基准站子系统、车载终端子系统和人员终端子系统构成的北斗高精度导航定位系统,以及与校车应用场景相配套的路径规划算法和联合定位算法,演示系统在泰国进行了部署与测试,对其电子围栏、实时轨迹、轨迹回放功能进行了验证,并对其车载终端单点定位精度、RTK定位精度、车载终端速度精度、人员终端单点定位精度、人员终端伪距差分精度等关键性能指标开展了测试,测试结果进一步验证了北斗高精度智能交通系统在国内外的应用可行性。     

改进粒子群算法的无线传感器网络节点定位

为了提高无线传感器节点的定位精度,针对粒子群优化算法存在的问题,提出一种改进粒子群优化算法的无线传感器网络节点定位方法。根据锚节点选择准则,把上一代和当代节点位置的平均值作为下一代目标节点的参考节点,采用改进粒子群算法对节点的定位结果进行优化,在Matlab 2012平台上进行仿真对比实验。仿真结果表明,相对于标准粒子群算法,改进粒子群算法加快了定位速度,提高了无线传感器节点定位精度,应用范围更广。     

基于信度和早熟检验的混沌粒子群优化定位算法

为降低接收信号强度指示测距方法的测距误差,提出一种适用于无线传感器网络(WSNs)的混沌粒子群优化(CPSO)节点定位算法:依据未定位节点信度选择定位次序;根据测距距离,通过粒子群优化(PSO)算法估算出待定位节点位置,并采用混沌扰动机制避免粒子群寻优早熟收敛,扰动机制的启动取决于早熟检验的结果.实验结果表明:算法能在提高定位精度的同时,有效解决粒子群寻优早熟收敛的问题.     

利用模拟源伪卫星的隧道内虚拟中继定位算法

针对隧道内缺失卫星导航信号以致人员车辆无法定位的问题,提出了一种利用模拟源伪卫星的隧道内虚拟中继定位算法。模拟源伪卫星产生并播发虚拟轨道伪卫星信号,通过泄漏电缆向隧道内发送,接收采用虚拟中继定位算法,以减小卫星和泄漏电缆不在一条直线上的折线误差。解决了椭圆倾斜同步轨道的虚拟轨道伪卫星参数设计,导航电文产生,卫星到泄漏电缆激励点的信号模拟问题。引入了隧道与隧道口和卫星连线的空间夹角参数,构建了虚拟中继伪距观察方程,实现了虚拟中继定位算法。通过卫星导航接收机接收输出伪距和星历数据,进行二次定位解算,证明能达到亚米级定位精度。     

基于跳距与改进粒子群算法的DV-Hop定位算法

针对DV-Hop定位算法定位精度不高的问题,提出一种带改进的权重平均每跳距离与改进的粒子群算法以改进经典DV-Hop算法。一方面,提出跳距误差与估计距离误差的加权平均值,修正原始的平均每跳距离。另一方面,采用分段的指数、对数递减权重改进粒子群的权重;同时,结合人工鱼群位置更新的优点来改进粒子群算法的位置更新。用改进的粒子群算法求解未知节点坐标,以提高定位精度。实验仿真表明,该算法的定位精度和稳定性与其他算法相比有明显的改善。     

一种粗略辅助条件下的北斗接收机快速定位方法

为提升GNSS接收机定位速度,采用网络服务器的信息辅助（A-GNSS）方法,研究了粗略辅助条件下的北斗接收机快速定位问题,从基本伪距观测方程求解位置和时间信息出发,详细分析了粗时辅助对基本伪距方程求解带来的误差以及时间和位置不确定度较大时毫秒模糊问题产生的机理,推导了含粗时误差的伪距方程和毫秒模糊度求解方程,给出了全伪距重构的方法流程及其准确重构条件。实验表明,该算法及流程可以准确可靠的解决北斗接收机的快速定位问题,性能优良,具有极强的工程实用价值     

捷联惯导/北斗高精度组合导航方法研究

提出采用紧组合方式进行捷联惯导/北斗组合导航设计,首先对捷联惯导与北斗系统进行误差分析与建模,将捷联惯导系统误差、北斗等效时钟误差相应的距离(伪距误差)以及等效时钟频率误差相应的距离率(伪距率误差)作为组合导航系统状态;利用捷联惯导位置输出与北斗接收机星历输出构造获得等效伪距,将其与北斗接收机测量的伪距对应相减作为量测,推导建立对应的量测方程,采用卡尔曼滤波设计捷联惯导/北斗组合导航滤波算法;仿真结果表明,该组合导航方法的速度精度达到±0.05 m/s,位置精度达到±3.2 m,水平姿态精度达到±0.4′,航向精度达到±1.6′。     

基于北斗定位的铁路现场安全防护系统定位技术研究

为了解决传统铁路现场作业人员安全防护系统所暴露出的作业人员及列车位置信息不能及时实时获知、防护状态交互性缺乏等问题,提出一种基于北斗卫星定位技术的安全防护方案,通过卫星定位技术实时定位现场作业人员及列车的位置信息,传送给车站管理系统,经系统分析将相关信息传送至现场作业人员手持终端设备,根据实际情况发出列车预警信息,从而实现安全防护的目的。聚焦防护系统高精度定位技术,分析卫星定位原理、分类及高精度卫星定位算法原理,基于STC15W4K56S4单片机搭建定位数据采集系统,为验证定位算法的精度,借助串口调试工具在上位机对比2种高精度定位算法：载波相位差分和伪距差分的定位精度。试验结果表明,载波相位差分定位算法具有更高的定位精度,可达厘米级,完全满足铁路现场作业人员安全防护的定位需求。     

基于粒子群的射频识别定位算法

针对传统室内定位方法定位精度低、开销大等问题,提出一种基于粒子群的射频识别定位算法。首先采用高斯滤波对读取到的信号强度指示RSSI进行预处理,以减少环境因素对信号的干扰,使RSSI值与标签实际位置相符。其次,以网格排列的参考标签作为辅助,通过引入粒子群优化算法,经多次迭代找出最优值,计算出待定位标签的估计坐标,提高定位精度。最后,采用拉格朗日插值法计算虚拟标签的信号强度指示值,使其更接近于真实标签的值。实验表明,该算法可有效提高定位精度和效率,并减少开销。     

GPS和无线传感器网络融合定位算法研究

为了解决普适计算环境下室内外无缝定位问题,提出了一种卫星定位和无线传感器网络组合定位的算法.算法主要利用了GPS卫星定位系统伪距观测数据和无线传感器网络距离观测数据联合进行位置解算.仿真结果表明,算法与传统的GPS定位相比,增加定位的适应范围,实现少于4颗可用卫星情况下的定位;与无线传感器网络定位算法相比,提高了定位精度.     

伪卫星在北斗导航系统中的布局研究

目前我国的北斗导航定位系统只能实现二维有源定位,这就大大限制了北斗导航系统的应用;采用伪卫星不但可以辅助增强北斗定位系统实现三维无源定位,提高定位精度,而且也可以单独组网并在区域范围内代替卫星导航系统进行独立定位;由于卫星定位系统的精度与卫星数目以及几何布局有着很大的关系,应用拉格朗日法,通过数学推导和仿真分析,研究了伪卫星数目以及布局对系统定位精度的影响,得出了伪卫星布局的相应结论。     

基于自然选择的线性递减权重PSO与Taylor算法的TDOA协同定位算法研究

针对Taylor算法进行TDOA定位时,其初始估计位置的误差易导致Taylor算法不收敛和定位精度差的问题,提出一种基于自然选择的线性递减权重粒子群优化（W-SPSO）与Taylor算法协同定位的方法。该方法先通过W-SPSO算法得到一个初始估计位置（x,y）,再通过Taylor算法在（x,y）处进行迭代运算得到最终定位结果。不同噪声情况下的仿真结果显示：W-SPSO与Taylor算法协同定位方法对MS坐标估计值的均方差（RMSE）小于标准PSO（粒子群优化）、SelPSO（基于自然选择的粒子群优化算法）、W-SPSO、Taylor以及Chan五种算法的RMSE。因此,所提出的定位方法在保留了SelPSO算法求解精度和收敛性的基础上,同时提高了全局搜索能力,使其具有更高的定位精度和收敛性。     

基于非线性卡尔曼平滑的GPS定位估计方法

在GPS单机定位中,通常采用卡尔曼滤波作为位置状态解算的方法.文中提出一种将非线性平滑技术用于GPS定位估计的方法,该方法可用于单机GPS接收机的定位解算,在非线性滤波的基础上进一步提高定位精度.提出一种随接收卫星数量而实时改变测量参数的动态测量模型,根据GPS的伪距、多普勒频移和导航信息等原始数据进行定位模型的解析,运用新型的平淡卡尔曼平滑算法求解该动态模型.GPS定位实验结果表明,与通用的最小二乘迭代法和非线性滤波等方法获得的结果相比,所提出的方法能获得更高的定位精度.