对流层延迟对高超声速飞行器定位误差的影响

对流层延迟与对流层的折射率有关,且随着卫星仰角的减小而增加,在卫星仰角为5°时会产生25 m左右的误差,给GPS导航定位带来不利的影响。系统地分析了对流层延迟特性并对常用的误差修正模型进行了比较。基于Saastamoinen模型提出了一种简易的对流层延迟修正模型,该模型不需测量气象参数,且实验结果表明,简易修正模型可以很好地消除对流层影响,有效地提高了GPS导航定位系统的精度。     

GNSS软件接收机的框架结构及原型系统开发

介绍全球导航卫星系统软件接收机的基本结构和优点,系统地实现了GPS软件接收机。该结构的硬件部分实现中频信号采样模块,软件部分实现可设置12通道的中频信号处理模块、信号捕获和跟踪、导航电文存储及转换,并针对伪距定位算法部分实现了单点静态定位,考虑的误差源主要包括卫星钟误差、对流层误差、电离层误差和地球自转引起的偏差。定位数据水平精度基本达到15 m(95%),几何精度因子(GDOP)值较好的数据可达10 m。     

差分GPS定位技术的原理和应用研究

全球导航卫星系统(GNSS)为人类导航定位提供了巨大的便利,特别是美国的全球定位系统GPS。GPS接收机由于受到电离层延时、对流层延时、卫星时钟偏差、卫星时钟频率漂移、卫星星历偏差、多径误差等影响,定位精度在最优情况下只能达到7-10米。为了提高定位精度,出现了差分GPS定位系统,实现了亚米级、甚至厘米级的定位精度。因此,对差分GPS定位技术的原理和应用进行研究具有重要的现实意义。     

差分GPS定位技术的原理和应用研究

全球导航卫星系统（GNSS）为人类导航定位提供了巨大的便利,特别是美国的全球定位系统GPS。GPS接收机由于受到电离层延时、对流层延时、卫星时钟偏差、卫星时钟频率漂移、卫星星历偏差、多径误差等影响,定位精度在最优情况下只能达到7-10米。为了提高定位精度,出现了差分GPS定位系统,实现了亚米级、甚至厘米级的定位精度。因此,对差分GPS定位技术的原理和应用进行研究具有重要的现实意义。     

基于卫星导航系统的对流层模型分析

对流层误差是卫星导航系统中十分重要的误差源之一,也是卫星导航系统仿真和应用的重要研究课题。介绍了对流层对卫星导航定位的影响,阐述了对对流层模型分析验证的重要意义,分析了UNB3模型、Hopfield模型和双指数模型的原理,并与实测双指数模型进行了比较分析,验证了UNB3模型和Hopfield模型在中国区域使用的有效性,为卫星导航系统仿真及信号模拟提供了有力的依据。     

电波传播对L波段地球同步轨道圆迹SAR重轨干涉性能的影响

不同于常规星载SAR,L波段地球同步轨道圆迹SAR(GEOCSAR)轨道高度高、合成孔径时间长、观测面积大,对流层折射率和电离层电子含量的时空变化将严重影响GEOCSAR重轨干涉性能。基于大气介质时空变化及GEOCSAR干涉信号的特点,从对流层和电离层相位延迟误差、电离层水平变化引起的图像方位向偏移、对流层折射率周日变化和电离层时空随机起伏引起的方位向聚焦性能下降、以及法拉第旋转效应几个方面分析了对流层和电离层对GEOCSAR重轨干涉相干系数、干涉相位的影响,并进行了仿真实验验证。分析以及实验结果表明,对流层和电离层均会对GEOCSAR干涉性能造成不可忽略的影响,其中电离层的周日时间变化和电离层起伏会导致图像散焦,进而严重降低干涉相干性。     

GPS与北斗电离层延迟误差对比分析

在GPS与北斗的多系统定位中,使用双系统双频接收机,影响电离层延迟精度的主要因素是各系统导航电文中的电离层参数。由于电离层参数的不同,采用同一电离层时延模型计算得到的电离层延迟结果互不相同,造成时延精度的差异。利用GPS/北斗接收机进行观测,得到两系统的电离层参数,通过模型计算两系统在垂直方向的电离层延迟TEC,并将同一时刻、同一区域内的IGS电离层的TEC作为参考值来计算两系统的电离层时延精度。实验结果表明,GPS与北斗导航电文中的电离层参数存在较大差异,使得在同一地区、同一时刻两系统的计算结果出现较大差异,利用IGS参考值求其时延精度,GPS的电离层延迟精度较北斗系统要高。     

用于无人机室内导航的光流与地标融合方法

针对小型无人机在无卫星导航信号条件下的导航问题,结合光流及地标定位设计了使用摄像头、惯性测量器件、超声测距仪等传感器融合的无人机室内导航方法.文章使用补偿角速率的光流微分法计算帧间像素点小位移,并用前后误差算法提取精度较高的点,避免像素点跟踪错误,提高了光流测速的精度;对得到的光流场用均值漂移算法进行寻优,得到光流场直方图峰值,以此计算光流速度.本文提出了无累积误差的连续地标定位算法,实时测量无人机位置.通过多速率卡尔曼滤波器对观测周期不一致的位置、速度信息进行最优估计.在搭建的八旋翼无人机平台上试验,将位置与速度测量结果分别与激光和PX4FLOW数据对比,结果表明该导航方法可以有效抑制定位跳变与光流测量噪声误差,给出精确的位置与速度估计.     

一种非同时接收导航定位算法

对于遮挡或快速切换环境下,同一时刻接收到的卫星个数少于4颗,且一段时间内不同编号的导航卫星大于4颗时,常用定位算法将不能进行导航定位。提出一种离散Kalman滤波导航定位算法,建立接收机运动方程和观测方程,并采用真实的星历数据,在Matlab环境下进行仿真。结果表明,在动力学模型较准确的情况下,能达到比较高的导航精度,适用于非同时接收导航信号下的导航定位。     

基于伽利略系统的二进制偏移载波调制技术

论文针对伽利略卫星导航信号相对于传统卫星导航信号的不同,论述了该系统中采用的BOC调制技术和BOC调制信号的一些基本特性,提出应采用余弦副载波类型的BOC信号,并在此基础上对BOC信号的多径误差进行仿真验证。仿真结果表明,余弦副载波类型的BOC（1,1）和BOC（1.5,1）的抗多径能力要优于相同参数的正弦副载波类型BOC信号。     

无人飞行器的北斗卫星组合导航算法研究

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,为促进北斗卫星系统在导航方面的运用,降低我国导航方面对GPS的依靠,从而进一步降低成本,提高无人飞行器的导航精度,本文对捷联式惯性导航系统（INS）和北斗定位导航系统的组合导航算法进行了研究,通过惯性导航系统的原理和导航解算的过程,选择惯导系统和北斗系统的速度、位置差值作为观测量,建立组合导航系统的状态方程和观测方程,利用无迹卡尔曼滤波得到惯导系统状态量和惯性敏感器的误差,对惯导系统进行误差补偿,从而实现无人飞行器的高精度导航控制.并使用Matlab进行仿真,得出高精度的模拟输出轨迹.     

基于NARX神经网络辅助组合导航方法研究

为解决短时全球导航卫星系统(GNSS)失效造成车载组合导航系统导航精度下降的问题,提出一种NARX神经网络辅助的组合导航方法。对神经网络辅助导航的原理进行了分类,并分析了神经网络可利用的输入输出信息,提出一种根据惯性测量单位(IMU)测量信息和惯性导航解算信息对GNSS位置速度增量进行预测的方法。通过实测数据实验验证了方法的有效性,GNSS失效60 s期间,导航最大位置误差5.1 m、最大速度误差0.15 m/s。     

基于统计质量控制的测距故障检测方法

卫星导航接收机在城区环境使用时,多径信号的存在使得码自相关函数发生畸变,从而导致测距结果与真实距离间出现较大偏差。现有的接收机基带多径消除算法复杂度高,实现较为困难。而接收机自主正直性监测(RAIM)算法的故障检测能力有限,难以同时检测多个测距故障。提出使用统计质量控制方法来实现对测距故障的检测,根据质量控制图的输出结果调整测距信息在定位解算中的权重,从而提高定位精度。该方法能够对每颗卫星的码跟踪性能进行单独监测,算法实现的复杂度低。仿真结果表明:使用该方法能够有效指示多径信号导致的测距误差,从而为改善城区环境下的定位精度提供了新思路。     

Mobile robot localization with GNSS multipath detection using pseudorange residuals

This paper proposes a novel positioning technique suitable for use in mobile robots in urban environments in which large global navigation satellite system (GNSS) positioning errors occur because of multipath signals. During GNSS positioning, the GNSS satellites that are obstructed by buildings emit reflection and diffraction signals, which are called non-line-of-sight (NLOS) multipath signals. These multipath signals cause major positioning errors. The key concept considered in this paper is the estimation of a user’s position using the likelihood of the position hypotheses computed from the GNSS pseudoranges, consisting only of LOS signals based on the analysis of the pseudorange residuals. To determine the NLOS GNSS signals from the pseudorange residuals at the user’s position, it is necessary to accurately determine the position before the computation of the pseudorange residuals. This problem is solved using a particle filter. We propose a likelihood estimation method using the Mahalanobis distance between the hypotheses of the user’s position computed from only the LOS pseudoranges and the particles. To confirm the effectiveness of the proposed technique, a positioning test was performed in a real-world urban environment. The results demonstrated that the proposed method is effective for accurately estimating the user’s position in urban canyons.     

Constant-round zero-knowledge proofs of knowledge with strict polynomial-time extractors for NP

Barak and Lindell showed that there exist constant-round zero-knowledge arguments of knowledge with strict polynomial-time extractors.This leaves the open problem of whether it is possible to obtain an analogous result regarding constant-round zero-knowledge proofs of knowledge for NP.This paper focuses on this problem and gives a positive answer by presenting a construction of constant-round zero-knowledge proofs of knowledge with strict polynomial-time extractors for NP.     

基于CPS架构的旋翼无人机组合定位建模研究

针对在特殊地区连续导航和组合导航冗余技术的问题,提出基于信息物理融合系统架构的BDS/GPS/SINS组合导航的旋翼无人机定位方案。以六旋翼为运载体,采用超紧组合导航结构和联邦式滤波结构建立模型,通过Simulink虚拟定位仿真,得到较为精确的位置信息。进一步搭建旋翼无人机物理融合定位系统实验平台,该平台的BDS/GPS接收机接收由NSS8000多星群模拟器提供的虚拟卫星导航电文信号,方便用户对CPS虚拟和现实环境的人机交互界面进行操作。通过定位信息融合进行基于BDS/GPS/SINS超紧组合导航的室内飞行实验,失星下定位精度都能达到2.0?m±0.5?m。仿真和实验结果表明,该定位系统具有信息物理融合的鲁棒性和安全可靠性。     

民航卫星导航干扰信号多径抑制算法仿真

针对日益严重的卫星信号多径干扰问题,提出一种有效的民航卫星导航干扰信号多径抑制算法,在多径干扰卫星信号数据模型基础上,通过空间平滑技术采用损失天线阵列孔径方法实现多径卫星信号的解相干处理,得到不同阵列子阵数据协方差矩阵;再采用豪斯霍尔德变换的广义旁瓣相消技术,根据广义旁瓣相消器输出的多径和噪声功率以及不同阵列子阵数据协方差矩阵,计算直达信号最佳权重矢量,采用低复杂度自适应度算法迭代计算最佳权重矢量,获取最终旁瓣相消器多径抑制后的直达卫星信号,实现民航卫星导航干扰信号的多径抑制。仿真结果表明,所提算法在任意载噪比环境下的码相位跟踪误差均较小,对民航卫星导航干扰信号的多径抑制性能较强;且算法多径抑制耗时短、民航卫星导航的定位精度高。     

自适应联邦卡尔曼滤波在机器人组合导航系统中的应用研究

利用里程计(OD)与全球定位系统(GPS)辅助捷联惯性导航系统(SINS)构成一种高可靠性的组合导航系统.推导并建立了局部滤波器的数学模型,并针对联邦滤波器在载体发生异常扰动时滤波精度较低的问题,设计了基于SINS/GPS/OD组合导航系统的自适应联邦滤波器,有效补偿了系统异常扰动或动力学模型误差.仿真模拟了机器人的全航线运行轨迹进行验证,仿真结果表明,SINS/GPS/OD组合导航系统的自适应联邦卡尔曼滤波算法与相同组合导航系统的非自适应联邦卡尔曼滤波算法相比,在保障机器人导航定位可靠性及容错能力的前提下,能有效抑制异常扰动的影响,导航精度得到进一步改善.     

卫星信号失效条件下SINS/GPS不同组合方式的性能比较

为了研究卫星信号失效对SINS/GPS松组合导航系统和紧组合导航系统导航性能的影响,在分析惯导系统误差方程的基础上,给出了基于卡尔曼滤波的松组合和紧组合数学模型,构建了两种组合方式的仿真平台。仿真结果显示,SINS/GPS紧组合导航系统的精度要明显优于松组合导航系统,且在卫星信号失效导致可见星数目少于4颗甚至仅有1颗时,SINS/GPS紧组合依然能够保持组合模式,并可提供高于单一惯性导航系统的导航精度,说明了SINS/GPS紧组合方式具有较高的精度和可靠性。