基于哈里斯鹰优化算法的多GNSS快速选星方法

为提高多全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)组合导航选星的效率，提出了一种基于哈里斯鹰优化(Harris Hawks Optimization, HHO)算法的快速选星方法。该算法模仿哈里斯鹰捕食的特点，结合莱维(Levy)飞行实现对复杂多维度问题的求解，用该算法解决选星问题既能保证获得理想几何构型，又能大幅度减少接收机运算量，提高选星的实时性。通过仿真实验，调用卫星工具包(Satellite Tool Kit, STK)导出的导航卫星数据，分析不同的参数变化对HHO快速选星算法结果的影响。结果表明，在从17颗可见星中选择8颗进行定位时，HHO法与遍历法相比，几何精度因子(Geometric Dilution of Precision, GDOP)计算平均误差为0.318 9%,所节省的时间占遍历法耗时的74.830 6%,证明了该选星算法具有计算效率高、耗时短、精度高的优点，适用于多星座多选星的情况。     

一种新的卫星导航系统快速选星方法

 从几何精度因子(GDOP)与星座几何布局的关系出发,提出了用于多星座卫星导航系统的快速选星方法——几何布局选星法.该方法以满足定位要求为前提,按卫星在星座中均布为原则来进行选星.仿真结果表明,相对传统GDOP选星法,计算量减少99%以上,而GDOP满足要求,同时,选星数较少且简洁快速,有效满足了选星求解的实时性和精度要求.     

一种多卫星导航系统快速选星算法研究与仿真

多卫星系统导航时,可见星数目大幅度增加,导致导航解算运算量成几十倍增长,加重了用户接收机尤其高动态接收机的负担。针对传统选星算法在卫星数目较多时耗时太长,无法满足导航实时性要求的问题,提出了一种适用于多卫星导航系统选取多颗次优星的快速选星算法,通过建立多卫星导航系统的几何精度因子（GDOP）分析模型,基于可见星仰角及方位角的分区、筛选,给出了被排除卫星的分布规律。仿真结果表明,在损失较少定位精度的情况下,可大大减少导航定位解算的运算量。     

多卫导组合系统的快速选星算法研究

 分析了多卫导组合系统几何精度因子(GDOP)与可见星仰角和方位角的关系,并由此提出了一种适用于多卫导组合系统的快速选星算法,首先提出了选星前后GDOP相对比值随选星数增加的负指数衰减模型,使用户可根据对定位精度的具体需求实时确定所需次优星数,其次基于可见星的仰角将所有可见星进行分类:低仰角区、中仰角区和高仰角区,最后通过可见星方位角的排序、作差,给出了中仰角区被排除卫星的分布规律,实现间接选星.仿真结果表明,该算法相对于传统的选星算法计算量大大减小,并在损失约12%的GDOP值的情况下,可有效减少近50%的导航运算量.     

卫星导航几何精度因子的计算及选星方法

本文针对卫星导舷接收机信息处理单元，提出了适用于卫星导航的几何精度因子具体算法及详细的选星方法，该方法具有简单实用、工程易实现的优点，具有较强的适应性。     

一种GPS/BDS双模导航系统的选星算法

为解决传统选星算法中定位精度与计算GDOP复杂度之间的矛盾,提出一种改进的快速卫星选择算法。通过利用卫星的高度角和方位角信息划分区域,剔除信噪比小于一定门限的卫星,应用牛顿恒等式的GDOP计算方法,最终确定选择6颗卫星进行定位。用于较少周期计算的最佳卫星几何分布划分区域可以极大减少运算量,理论分析和实验结果表明,与最小GDOP算法相比,在略微牺牲定位精度的情况下,所提算法计算量显著降低,而定位精度优于Quasi-Optimal算法,证明了该算法的有效性。     

基于分段信噪比加权的GPS定位方法

在基于GPS的飞行器定位中,GPS卫星的情况与地面不同,传统的GPS选星算法有局限性.为了实现飞行器快速、可靠的定位,提出了一种新的基于分段信噪比加权的GPS定位方法.实验表明,相对传统选星算法,本方法的定位稳定性更好、精度更高、计算时间较短,能够满足飞行器快速、可靠定位的要求.     

GNSS/SINS紧耦合选星算法研究

通过分析全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)和捷联惯性导航系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)紧耦合导航系统中最小GDOP法的现有问题,提出一种改进的GNSS/SINS紧耦合选星算法。该算法的主要步骤包括:首先将可见卫星进行伪距异常值检测,并剔除异常值卫星;然后根据卫星的分布特点,利用卫星仰角信息选取最大的一颗作为天顶星,最后将剩余可见卫星随机组合选取三颗卫星和天顶星组成四颗星,得到最终的选星方案。经过与最小GDOP法仿真对比,该算法计算量明显减小,且在保证定位精度的前提下,减少了计算的卫星数目,降低了运算量,具有较好的选星效果。     

X射线脉冲星导航系统选星方法研究

针对X射线脉冲星导航(XPNAV)系统的选星问题,该文研究了脉冲星可见性、品质因子及空间分布对脉冲星优选的影响。分别建立了第三体阴影遮挡,X射线干扰源影响以及X射线探测器视场角限制造成脉冲星不可见的约束方程;分析了基于克拉美罗界的脉冲星品质因子评价公式;提出了脉冲星组合加权几何精度因子(WDOP)的计算方法,并证明了加权几何精度因子值随着脉冲星观测数量的增加而减小。最后设计了一种基于查表法的脉冲星选星方法。仿真结果表明,设计的脉冲星选星方法可以有效地从适合导航的脉冲星中优选出最佳脉冲星组合。     

一种快速选择GPS卫星的方法及其应用

基于给定的门限误差,以搜索相同卫星数目组合的最小定位中误差为计算准则,提出一种快速选择GPS卫星的方法,理论分析和实例计算结果表明：采用该方法选星作定位计算的精度和速度均优于以搜索4颗卫星结合的最小几何精度因子（GDOP）为计算准则的常规选星方法,并有效地抑制信品比观测历元可能出现的极大定位误差。说明该方法有于GPS导航数据处理的合理性,可行性。     

卫星导航系统基四选星算法

随着卫星导航系统的发展,可见星数大大增多,为了减少接收机运算量,需选择可见卫星的一个子类。本文分析了卫星导航系统中N个4星最优分布与某4星最优分布中的k(k≤3)个卫星(共4N+k颗卫星)的联合分布GDOP值,并以此为基础提出了一类低复杂度近似最优的基四选星算法。该算法以经典的4星选择算法(最大体积法和四步选择法)为基础,通过多次迭代与部分执行,实现任意多于4星的卫星选择。仿真结果表明该算法与准优算法相比运算复杂度和GDOP值都更低。     

靶场试验BD/GPS测量系统组合选星算法

针对靶场试验多星测量系统接收机的应用,为了提高导航系统的定位精确度,将北斗(BD)与全球定位系统(GPS)进行组网增加可见星。在分析几何精度因子(GDOP)与定位精确度关系基础上,提出一种模糊选星方法,对组网卫星星座进行优化组合。仿真结果表明,不论是单一系统还是双系统,模糊选星算法精度因子接近当下时刻最优,且组合系统在可见星和精确度方面优于单一定位系统,其研究结果对北斗系统的精确度验证和多星测量系统接收机在靶场的应用具有重要参考意义。     

复杂环境下的卫星导航选星算法

针对当前选星算法基于理性环境设计和在多系统兼容接收机中运算量巨大的问题,从复杂使用环境模型出发,提出了具有运算量小、各种使用环境下均能保持较好星座构型的复杂环境选星算法。仿真分析结果表明该方法在运算量方面大幅度优于其他算法,全局几何精度因子(Global Dilution of Precision,GDOP)在理性环境下与其他方法接近,在复杂环境下优于其他方法。     

基于机器学习的大视场星敏感器畸变在轨标定技术

随着遥感卫星在轨任务复杂性的不断提升,对卫星精度的要求也不断提高。星敏感器是星上精度最高态敏感器,因而其在轨标定是提高精度的有效手段。由于大视场星敏感器的镜头畸变复杂,目前广泛采用的基于星对角距的最小二乘法存在一定局限性。因此提出一种基于机器学习的星敏感器在轨标定算法,该方法结合机器学习预测建模思想,通过构造特征建立镜头畸变模型,并结合主成分分析方法进行冗余特征的消除,最后从星角距和模型泛化能力两方面对标定效果进行评价。仿真结果表明:算法对镜头畸变程度较大的星敏感器有良好的校正效果,标定精度始终能保持在0.8内,与目前几种主流算法相比,具有精度高,鲁棒性好等优点。     

导航卫星双基地SAR几何优选及实测边坡成像

基于导航卫星的星-地双基地SAR（GNSS-BSAR）作为一种新型的地表观测手段,具有重访时间短、覆盖范围广、系统成本低等显著优势。当地面接收机与目标场景距离较近时,由于GNSS-BSAR的分辨率较低,导致目标场景的成像结果与其在同一等距离线上的镜像混叠在一起,无法进行图像解译和形变反演处理。针对以上问题,本文提出了一种基于分辨率设计和等距离多普勒特性分析的导航卫星双基地SAR几何优选方法。该方法在选定实验场景的基础上,进行GNSS-BSAR分辨性能与等距离-多普勒特性的多目标联合优化,选定能够避免镜像模糊现象的导航卫星辐射源,实现GNSS-BSAR几何构型优选。基于以上方法,在重庆边坡地区设计GNSS-BSAR实验,成功获取了无镜像模糊的实测边坡成像结果,验证了几何优选方法的有效性。      

GPS的几何精度因子和定位解的递推算法

本文从理论上证明了几何精度因子随卫星数目的增加而减小，提出了两个几何精度因子和定位解的递推算法。这些算法不仅能在递推几何精度因子的同时递推定位解，而且使用灵活，可根据需要求出最佳四星定位解、最佳五星定位解及全部可见星定位解。由于算法不涉及矩阵的乘法和求逆运算，因而计算量较小。     

基于信标和DVB信号的对星伺服控制系统

针对目前单一的信标信号对星方式,提出一种基于卫星信标信号和卫星DVB信号的对星伺服控制系统设计,它通过参照卫星信标信号和DVB信号强度,利用数字罗盘以及电位器等传感器来感知接收天线的姿态,以PIC单片机为运算核心进行天线指向角度,极化角度运算,驱动天线转动,使其高精度对准指定卫星发射波束,实现卫星通信。不仅给出了整个控制部分原理框图、工作原理,还给出了卫星粗对准算法、信号最大值定位算法。该双信号对星方式进一步提高了对星伺服控制系统的可靠性,拓展了适用卫星范围,经过实验验证,对星效果良好。     

基于GDOP的四星时差定位精确度分析

针对四星时差定位系统,提出一种基于几何精度衰减因子(GDOP)的定位精确度分析方法。该方法基于四星时差定位原理推导三维定位精确度模型,理论分析时差测量误差与站址误差对该三维定位精确度模型的影响。通过仿真验证四星不同布站情况T型、Y型、方型及不规则型对定位精确度的影响,并进一步研究在不同布站情况下的基线长度、卫星轨道高度、目标高度等对定位精确度的影响。仿真结果表明,四星时差定位在Y型分布时具有最佳的定位精确度;并且定位精确度随基线长度与卫星轨道高度的增加而提高,随目标高度的增加而降低。     

基于北斗RDSS的GPS区域差分技术

本文提出了一种基于北斗RDSS的GPS区域差分技术的实现方案,该方案克服了差分GPS技术受到参考站和用户站之间距离的限制。本系统中基准型GPS接收机伪距修正数的计算、用户接收机导航解算所需的卫星星历数据、时间数据、伪距信息和伪距修正数的提取以及差分算法实现和接收机定位算法全部在DSP＋FPGA中实现。通过试验数据分析比较可见,采用基于北斗RDSS的GPS区域差分技术,对GPS导航定位精度有明显提高,该技术为未来实现高精度GPS导航定位有一定的参考价值。     

基于马尔科夫分割的单极化SAR数据洪涝水体检测方法

我国是个洪涝灾害多发的国家,每年7月、8月份洪涝灾害时常发生。因此,实现洪涝受灾区域的水体快速检测对灾害救援和评估具有重要的意义。高分3号SAR卫星数据采用主动式对地观测技术,全天时、全天候成像的特点在洪涝减灾应用中具有明显的优势。以湖南省洪涝灾害区域快速检测为目的,该文提出基于高分3号单极化SAR数据的洪涝区域水体快速检测方法,包括SAR预处理,顾及SAR分布特性且保边缘的马尔科夫模型洪涝水体提取,基于SAR几何构象模型的阴影虚警干扰去除等步骤,并利用人工检测结果进行相对精度评价。测试结果表明,所提方法可以实现洪涝受灾区域的快速、精确提取。