基于几何分布和差分进化的双模导航选星算法

基于双系统集成场景,对几何精度因子建模.针对传统算法实时性低的问题,提出了一种基于卫星几何分布和差分进化的选星算法.根据仰角分布和系统种类,确定卫星组合几何分布;通过设置不同的适应度阈值和根据剩余卫星数目,自适应改变种群大小,实现了快速选星.仿真结果表明,所提算法与传统算法相比,差值范围为0~0.25,单时刻百次选星平均耗时为传统算法的8.09%,该算法可应用于可见卫星数目增加的双模导航场景中.     

伪卫星接收机中相偏估计算法的研究

同步通信卫星导航定位系统用设置在地面的伪卫星方案以改进同步卫星在星座上的不足,改善地理几何因子-值.伪卫星接收机的设计过程中由于伪卫星信号时分的特点,一般的相偏估计算法不能满足要求.本文提出了一种星座图扩展方法来改进算法,通过仿真证明了算法是可实行的,算法运算后的信噪比也是符合要求的.     

几何精度因子改进算法研究

提出了一种快速计算几何精度因子(GDOP)的改进算法。该算法基于矩阵的QR分解,避免了由于传统算法在计算量和存储量较大导致定位解算实时性降低的问题;进一步分析了水平精度因子(HDOP)以及高程精度因子(VDOP)之间的关系,得出它们的数学表达式和新的计算方法。通过与传统方法比较,本文提出的改进算法在计算GDOP值时,数值稳定性更好、计算复杂度更低、计算效率更高。     

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。     

改进的网格点法在区域覆盖问题中的应用

卫星星座区域覆盖问题是航天领域的一个基本问题。由于卫星星座构型多样,且区域形状的不规则,加之摄动等其他因素影响,传统的解决方法是网格点仿真法。但网格点仿真法在区域面积较大计算精度较高时效率低下。因此,对网格点仿真法进行了改进,根据卫星对地覆盖的几何特性,将一行网格点作为一个整体进行分析,由此设计出一种改进的网格点仿真法。实验表明,该算法性能优越,计算效率相比未改进的网格点仿真法有显著的提高。     

基于定位误差估计的锚节点布局优化

大多数现有研究忽略了室内定位系统的最佳锚节点布局问题,传统多边测量定位算法误差分析中,存在误差面积不规则、计算困难等问题,作者提出了一种实现最小定位误差的锚节点布局方法。使用几何分析和实验分析相组合的方法研究定位误差和锚节点布局之间的关系,通过几何面积关系精确计算了双锚节点定位误差,提出了一种新的误差上限估计方法,这一误差上限反映了锚节点的位置和锚节点处的误差,可以用于比较任意两个锚节点布局之间的最大误差,描述误差的立体分布。引入耗散均匀搜索粒子群算法(dissipative uniform search particle swarm optimization,DUPSO),提出了一种新的多锚节点空间布局优化算法,找到了一种可以最大限度减少最大定位误差的最优布局。为了验证本文方法适用于各种规则、不规则环境以及不同数量锚节点最优布局的求解,仿真实现了不同数目锚节点和不同环境下锚节点的最优布局,并对不同的锚节点布局方法进行了比较。实验结果表明,使用锚节点的最佳布局,室内定位系统可以获得更高的定位精度。本文的布局优化算法是通用的,在实践中具有可行性和有效性。     

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。     

一种确定性星座对地覆盖计算方法

为提高星地覆盖计算精度和效率,研究了星座对地覆盖问题.首先,分析了星座对地覆盖几何特性,着重研究了基于Delaunay三角网和Voronoi图的星座空间几何构形划分方法;其次,通过定义卫星的所属覆盖区域,将星座对地覆盖问题简化为单星覆盖问题.并在此基础上提出了星座对任意类型地面目标覆盖能力的精确、快速计算方法;最后,比较不同覆盖目标下,所提出的方法和经典的网格点划分方法的计算精度和计算效率.实验结果表明,所提出方法具有正确性和高效性,且该方法可以有效应用于卫星星座优化设计和性能分析中.     

一种基于RFID的区域实时定位系统布局

建立了基于射频识别(RFID)技术定位系统的数学模型;根据几何精度因子(GDOP),讨论了定位精度与读写器个数及布局之间的关系,给出了实时定位系统(RTLS)的读写器布局策略.仿真结果表明,系统的定位精度随着读写器个数的增加而提高;当测距误差为1.5 m、读写器个数为5个时,应用本文的布局策略,区域内标签定位误差的数学期望可以达到1.726 2 m,满足系统实际需要.     

科技成果推介

１无线电定位系统的精度提高及与通信系统的综合化技术 该项技术解决了在移动通信、导航、航空电子综合技术等领域中，如何测定目标的位置，怎样提高定位精度，怎样把无线定位与通信测控融于一体等问题。首次提出了一种适于通信定位综合化的时空调制技术，用不同天线的传播相差来调制信号空间，单天线接收机就可接收包含方位信息的通信信号；针对飞机着陆等近距差分定位应用，首次提出了提高选星仰角门限和加权几何精度因子选星抗多径的新方法。 项目单位：南京航空航天大学 联系电话：０２５－４８９２４２０ 联 系人：宋茂忠２农五型飞机…     

星间测向在提高星座自主性中的应用

实现导航星座的自主定轨对提高星座自主性具有主要意义。分析了基于星间测距的导航星座定轨方法存在的缺点，提出了利用改进Kalman滤波融合星间测距测向信息的自主定轨方法。利用GPS（global position system）星座的IGS（International GPS services）精密轨道模拟星间测距测向数据，仿真结果表明该方法能够有效提高定轨的精度和稳定性。     

基于分区矢量相加的BDS选星优化方法

为选择恰当的可视星,在矢量求和与最大多面体体积选星算法的基础上,提出了基于分区矢量相加的选星优化方法。该方法根据可见星在站心坐标系的高度角和方位角大小,将其划分为顶座区域和若干个底座区域;在各个底座区域选取底座星,并求解其矢量和,选取矢量和最小的三组底座卫星;对三组底座星和顶座区域的顶座星进行优化组合,选取GDOP值最小的一组作为定位解算卫星。仿真计算结果表明,此选星优化方法,在保证较高精度的导航定位要求下,能够实现快速选星。     

考虑装配约束的航空发动机卡箍布局GWO优化

航空发动机卡箍与管路具有装配约束关系,其布置位置对管路走向和振动性能具有重要影响。提出一种基于改进灰狼算法（Gray Wolf Optimization, GWO）的发动机卡箍位置调整优化方法。该方法在已有管路-卡箍几何布局方案基础上,以调节管路-卡箍固有频率避过共振为主要优化目标,以管路避障、管路-卡箍满足装配约束等为约束条件,应用改进GWO算法对卡箍位置进行二次优化调整。为了不影响管路几何布局方案,建立基于管路投影线的卡箍位置优化空间。为提高计算效率,建立反映卡箍位置和管路固有频率的Kriging模型,代替耗时的有限元计算程序。为提高GWO的搜索性能,提出改进收敛因子的GWO算法。所提方法可在保证管路几何布局微调的前提下,对卡箍位置进行优化,且可保证管路与卡箍满足装配约束关系。最后通过测试函数算例和卡箍布置算例验证所提方法的有效性。     

基于多恒星背景的目标视位置测量方法研究

光雷捷联探测技术通过星敏感器成像所得的图像解算出空间目标视位置信息.为研究在未知星敏感器姿态的情况下求解目标视位置的算法,根据光雷捷联探测技术中目标视位置求解原理,给出了采用双星角距测量算法和改进的多星最小二乘测量算法;在多星背景下运用Matlab软件进行了仿真实验,比较了两种算法的有效性、测量精度和实时性.实验结果表明改进多星最小二乘算法在计算时间和精度上均优于双星角距测量算法和传统多星最小二乘测量算法.     

基于最佳几何约束的遥感影像点匹配算法

针对尺度不变特征变换(SIFT)点匹配算法中几何约束缺失问题,提出了一种基于最佳匹配几何约束的点匹配算法.该算法以SIFT匹配算法为基础,首先构建左右影像特征点集的转换模型,然后采用改进的量子粒子群算法对模型参数进行迭代寻优,每次粒子位置更新后,采用基于搜索圆的特征点匹配算法获取新位置下的特征点,并根据获取的特征点情况计算其适宜度与辅助适宜度来对粒子位置进行评价,经过多次迭代,最终获取匹配影像的最佳几何约束与该约束下相应的匹配点,实现了特征点的匹配.选取多幅遥感影像进行点匹配实验,结果表明:相比其它的点匹配算法,该算法在匹配点的数目与精度上都有显著提高,能够获得更好的点匹配结果.     

陀螺/星敏感器在轨标定算法研究

为确保姿态测量器件长期在轨工作精度,提高三轴稳定卫星的姿态确定精度,针对典型的陀螺/星敏感器联合定姿方案,推导了一种对陀螺和星敏感器进行实时在轨标定的算法.充分考虑卫星姿态测量过程中可能出现的各种误差源,建立陀螺和星敏感器的安装误差和标定因子误差模型,并对可能出现的各种误差进行在轨补偿,与同类算法相比,为卫星姿态确定和校正提供了更加丰富的信息,计算量更小.最后对该算法进行了数学仿真,仿真结果验证了该在轨标定算法的有效性和可靠性.     

基于改进PSO算法的自适应均衡算法

传统的自适应均衡算法存在收敛速度慢,稳定性差、均衡效果不理想等缺点,从而使自适应均衡器在高速光纤通信系统中的应用受到限制.具有梯度搜索因子的Grads-PSO算法,结合了传统数值优化方法在计算速度和计算精度上的优势,将梯度法引入粒子群算法中.在梯度搜索因子的指导下,PSO算法的运算过程显得更加有规则,从而提高了算法的收敛速度和运算精度.因此,本文提出将改进PSO算法用作自适应均衡器均衡算法.通过仿真实验表明,改进PSO算法具有收敛速度快,计算精度高的优点,将其作为自适应均衡器的控制算法可收到很好的均衡效果,优于传统的控制算法.     

基于神经网络的自动星图识别算法

神经逻辑网络(NLN)是一种神经网络与专家系统相结合的神经网络模型，本文探讨一种基于模糊神经逻辑网络的星图识别算法。在大视场多星定位系统的星图识别中，该算法比直接匹配法有较快的识别速度和较高的识别精度。     

CODIC算法在火控计算机应用中的改进

推导了计算机定点运算中计算坐标转换的统一的CODIC算法公式。给出了定点计算三角函数、开平方等初等函数的误差分析,并对该算法进行了改进,使计算精度达到火控总体的要求。在同等精度要求下,改进后的CODIC算法比级数展开法节省机器时间大约50%以上。此改进算法已应用于简易火控系统,取得了好的效果。     

基于粒子群算法的Otsu法图像阈值分割

图像分割是由图像处理到图像分析的关键步骤,Otsu法是一种效果较好、实现简单的阈值分割方法.针对传统的Otsu阈值计算方法需要在全灰度范围内搜索一个最佳门限组合,耗时较多,难以实际应用这一问题,采用协同和带压缩因子的粒子群改进算法求解Otsu阈值,通过分别用改进粒子群算法和标准粒子群算法对lena测试图像的实验表明,前者相较于后者有更高的精度.而在计算时间方面,两者都不到传统方法的百分之一,有利于提高图像处理的实时性,也证实了将粒子群算法用于阈值分割是可行的.