GPS+BD双模接收机自主完好性监测算法研究

在高动态导航中,卫星接收机自主完好性监测(RAIM)越来越受到重视.假如在单一模式下监测,RAIM系统至少需要接收到5颗卫星的信息才能监测出异常卫星,而如果需要辨识出故障卫星,则至少需要接收到6颗卫星的信息,这就使得单一的接收模式很难保证在全球范围内进行全天候的完整性检测.而随着北斗(BD)系统的迅速发展,使得采用GPS+BD导航模式进行监测成为可能.文中讨论了GPS和BD组合接收机中,在某时刻假设只有一颗卫星出现故障的情况下,怎样使用加权方法进行自主完好性监测.并通过仿真GPS、BD单模式和GPS+BD模式下的故障识别率和RAIM完好性可用率,证明了GPS+BD模式RAIM算法要优于任何一种单系统模式的RAIM算法.     

GNSS接收机中窄带干扰检测算法

研究卫星导航接收信号的窄带干扰检测问题,使用传统DFT变换检测GNSS接收机中的窄带干扰需要较长的检测时间,影响实时性。为此,提出了多级DFT检测算法及最优化检测时间模型。检测分为多个等级,频率分辨率随着等级而不断提高,最终得到符合频率分辨率要求的DFT频率检测结果。同时利用最优化检测时间模型计算每级的最佳频率分辨率,使总体检测时间最小。仿真结果表明,利用多级DFT检测算法,可快速检测扩频信号中的窄带干扰信号,为控制技术研究提供了参考。     

导航系统全球完好性仿真分析的设计与实现

完好性分析是导航系统分析的重要组成部分,完好性的仿真验证和测试可以降低系统研制的技术风险,是导航领域仿真的一个重要问题.提出了基于用户接收机格网的完好性仿真分析涉及的PAlM算法和RAIM可用性算法等相关算法模型,基于此,设计和实现了导航系统完好性仿真分析系统,最后针对格网分辨率为10°×10°的中国区域格网(24个网格点)进行了完好性的仿真试验分析,验证了相关RAIM算法,讨论了失效卫星对导航系统完好性的影响和基于保护级别概念的完好性计算的不足.     

多星座全球导航卫星系统完整性分析

在未来多星座双频情况下,对全球导航卫星系统提供的全球服务的完整性进行仿真分析,设计多星座的模拟环境,采用奇偶向量法进行完整性计算,从而获得全球VPL的分布情况。仿真实验结果表明,与现有全球定位系统提供的标准定位服务相比,该系统提供的服务的完整性更高,能够达到民航LPV-200级别的完整性要求。     

异常环境下GNSS接收机性能测试平台开发

为了验证全球导航卫星系统(GNSS)接收机在电离层异常环境下的性能是否满足相应的技术规范要求,文章设计开发了GNSS接收机性能测试平台;该平台主要由信号仿真器、轨迹发生器、误差仿真模块、待测接收机以及性能测试模块组成,可以仿真不同电离层环境下的卫星信号,从而测定接收机在不同环境下的性能;详细介绍了误差仿真模块与测试模块的设计方案,并利用信号仿真器与接收机进行测试验证,证明了该平台的有效性。     

GPS+BD双模接收机自主完好性监测算法研究

在高动态导航中,卫星接收机自主完好性监测(RAIM)越来越受到重视。假如在单一模式下监测,RAIM系统至少需要接收到5颗卫星的信息才能监测出异常卫星,而如果需要辨识出故障卫星,则至少需要接收到6颗卫星的信息,这就使得单一的接收模式很难保证在全球范围内进行全天候的完整性检测。而随着北斗(BD)系统的迅速发展,使得采用GPS+BD导航模式进行监测成为可能。文中讨论了GPS和BD组合接收机中,在某时刻假设只有一颗卫星出现故障的情况下,怎样使用加权方法进行自主完好性监测。并通过仿真GPS、BD单模式和GPS+BD模式下的故障识别率和RAIM完好性可用率,证明了GPS+BD模式RAIM算法要优于任何一种单系统模式的RAIM算法。     

基于完好性与连续性风险的最优垂直保护门限计算

为降低飞行器精密垂直引导进近过程中的完好性风险和连续性风险,使接收机自主完好性监测(RAIM)算法能提供水平方向和垂直方向上的完好性保障,提出一种基于多假设解分离的RAIM算法来求解最优垂直保护门限(VPL)。在满足全球导航卫星系统(GNSS)完好性和连续性的前提下,优化GNSS系统对各假设故障模式的完好性风险和连续性风险分配,得到最优VPL。仿真结果表明,与传统基于斜率的RAIM算法相比,该算法能够提供更精确的VPL值,提高了系统可用性,并且随着卫星故障先验概率不断增大仍具有较好的鲁棒性。     

导航信号有害波形星上自主监测技术

基于多相关器的导航卫星发射信号有害波形监测是全球卫星导航系统完好性监测的重要内容。本文在有害波形地基监测基础上提出星上监测方案,并从提升信噪比、抑制多径和定量监测的角度仿真、分析了其相对地基监测的优势。结果表明,本文技术可有效提高导航卫星系统的完好性。     

IOWAS算法的卫星分组策略研究

探讨了IOWAS算法中的卫星分组策略优化问题。通过分析各种精度因子参数之间的关系,并借鉴已有的针对GDOP最小时卫星最佳分布的研究成果,给出了优化的卫星分组策略:使每个分组内的卫星分布都尽量与最佳分布相似,从而使每个分组都获得尽量小的VDOP值。仿真结果表明,分组策略的优化可以进一步提高IOWAS算法的可用性,尤其是在垂向告警线比较小的时候,性能改善更为显著。     

ARAIM可用性预测系统的设计与实现

随着全球导航卫星系统空间星座的增多以及双频技术的发展,用于航路阶段的常规接收机自主完好性监测算法不能满足LPV-200进近对完好性的要求,因此,出现应用于进近阶段的高级接收机自主完好性监测(ARAIM)技术。针对 LPV-200进近,基于对垂直保护限值的理论分析,研究ARAIM可用性预测算法,并设计ARAIM瞬时可用性预测系统。仿真结果表明,该系统能满足LPV-200进近对完好性的要求,在中国区域内,当可用性设置为99.9%时,ARAIM预测算法的覆盖率可达100%。     

Data-Driven Heuristic Assisted Memetic Algorithm for Efficient Inter-Satellite Link Scheduling in the BeiDou Navigation Satellite System

Inter-satellite link (ISL) scheduling is required by the BeiDou Navigation Satellite System (BDS) to guarantee the system ranging and communication performance. In the BDS, a great number of ISL scheduling instances must be addressed every day, which will certainly spend a lot of time via normal metaheuristics and hardly meet the quick-response requirements that often occur in real-world applications. To address the dual requirements of normal and quick-response ISL schedulings, a data-driven heuristic assisted memetic algorithm (DHMA) is proposed in this paper, which includes a high-performance memetic algorithm (MA) and a data-driven heuristic. In normal situations, the high-performance MA that hybridizes parallelism, competition, and evolution strategies is performed for high-quality ISL scheduling solutions over time. When in quick-response situations, the data-driven heuristic is performed to quickly schedule high-probability ISLs according to a prediction model, which is trained from the high-quality MA solutions. The main idea of the DHMA is to address normal and quick-response schedulings separately, while high-quality normal scheduling data are trained for quick-response use. In addition, this paper also presents an easy-to-understand ISL scheduling model and its NP-completeness. A seven-day experimental study with 10 080 one-minute ISL scheduling instances shows the efficient performance of the DHMA in addressing the ISL scheduling in normal (in 84 hours) and quick-response (in 0.62 hour) situations, which can well meet the dual scheduling requirements in real-world BDS applications.      

射频识别与北斗卫星导航系统在物联网中的应用

物联网是上个世纪末提出的新概念,其发展历史比较短。本文是基于家电物联网项目的技术应用,以三洋荣 事达企业的实际物流配送为原型,将无线射频识别（RFID）技术以标签的形式用于对物品进行唯一标识,并采用帧时隙算法解 决RFID 系统中应答碰撞的问题,保证在读取RFID 标签发出的信号时做到既不丢失也不重复。将北斗卫星导航系统用在对 在途车辆及货物的跟踪定位上,降低货物丢失的风险,降低产品成本,提高企业利润。     

基于GNSS/GIS/RS集成技术的铁路列车运营监控

文章阐述了全球导航卫星系统GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)、地理信息系统GIS(GeographicInfor-mationSystem)、遥感RS(RemoteSensing)技术的基本特征、相互关系及其集成基本方式。针对我国目前智能铁路运输系统发展趋势,运用GNSS/GIS/RS集成技术,进行铁路列车运营监控探讨性研究。该集成导航技术将卫星导航、地理信息系统以及遥感技术融合在一起,可实现铁路运输管理“自动化”、列车行驶“智能化”,减少运输服务时间,提高铁路运输整体效益,并且具有良好的实用价值。     

GPS导航系统中的地图匹配算法

传统算法对于复杂路况的匹配正确率较低,为此,提出一种适合于交通网络拓扑结构变化的动态平行四边形匹配算法。利用权值选出匹配路段,并将全球定位系统(GPS)轨迹点投影到匹配路段上,在交叉路口以平行四边形匹配准则消除车辆轨迹点沿道路方向的误差,通过动态偏差更新,解决卫星换星、大气云层遮挡、多路径效应等因素造成的偏差问题。引入该算法的GPS车载系统在合肥市实地跑车实验结果表明,其对于复杂路况仍能进行正确匹配,真实再现车辆行驶情况。     

基于HLA的卫星自主导航仿真系统设计

该文根据卫星自主导航技术研究的需要,设计了基于HLA的仿真系统。在分析卫星自主导航技术基本原理的基础上规划设计了系统的仿真场景,根据任务功能需求提出了基于高层体系结构的卫星自主导航仿真系统框架,在对仿真系统中的卫星成员、恒星成员和控制成员等主要联邦成员的行为进行建模后,详细设计了相应的成员类,并对整个仿真系统的时间推进机制和时间管理策略进行了设计和说明。根据上述设计方案构建的仿真系统,可以对卫星自主导航技术进行仿真试验,从而完成其体制演示和关键技术验证。     

AUV自主控制全局模型及智能决策算法研究

分析了自主式水下潜器(AUV)自主控制全局模型的内涵,指出应该包含环境信息、使命信息以及自身状态三个部分;用栅格法建立了环境模型;定义了"多区域地形勘察"使命案例;分析了与决策算法相关的AUV自身状态的表示方法;在此基础上开发了智能决策算法,算法包含路径选优和速度规划两部分;应用图论及运筹学的方法实现了路径选优,应用遗传算法实现了速度规划;用Petri网为AUV的使命控制过程建模,最终完成了智能决策算法和使命控制系统的集成;经仿真验证,所开发的智能决策决策算法正确有效,AUV使命的控制和执行自主可靠.