基于 EM 估计的多模型车载组合导航算法

针对行车过程中车载全球卫星导航系统受遮挡产生多径效应、可见星数量少等影响,造成的定位精度差的问题,提出了 一种基于期望最大化(EM)的交互式多模型车载组合导航算法。 本文采用了混合高斯分布模型描述 GNSS 多径效应误差分布, 提出了基于 EM 的 SINS / GNSS 子系统组合导航信息融合方法,实现多径效应偏置误差的估计。 建立了基于零速约束的 SINS / OD 组合导航模型,同时利用交互式多模型算法实现了在 GNSS 信号丢失情况下的导航模型交互融合,提高了车载组合导航系 统精度。 车载实验结果表明在 GNSS 多径效应及信息丢失条件下,本文所提出算法能有效提高导航精度,多径效应的混合高斯 模型偏置为 10 m 条件下,偏置估计误差小于 0. 5 m,水平最大定位误差为 2 m,比传统交互式多模型算法定位误差降低 84. 62% 。     

卫星导航定位系统在高空探空测风上的应用

卫星导航定位系统在高空气象探测上的应用越来越广泛,以目前国际上应用最广泛的GPS探空测风系统为例,比较详细的介绍了GPS探空测风系统的组成原理和测风方法。简要介绍了我国GPS探空系统的发展状况,并对我国北斗卫星导航定位系统用于高空气象探测作出了预测。     

GNSS定位接收器的校准

目前,全球导航卫星系统(Global navigation satellite system,GNSS)接收器不仅是精密测量的主要工具,而且还用于大地测量、地球物理和许多其他工业应用中。确保GNSS测量精度、通用性和寿命的唯一方法是对其接收机进行校准。本文讨论了影响单台GNSS接收机标定精度的参数,并根据以往的经验研究,建立了一个大地基准点作为校准的参考。此外,还讨论了这种校准对国际单位(Systeme international unit,SI unit)的可追溯性。通过三年多的长期测量,验证了基准点的稳定性。最后,对单台样本GNSS接收机进行了标定,并推导了不确定度计算公式。     

基于双通道 Residual-LSTM 的 SINS / GNSS 组合导航算法

针对全球导航卫星系统信号中断情况下 SINS / GNSS 组合导航系统无法持续进行误差校正的问题,提出一种基于双通 道 Residual-LSTM 的 SINS / GNSS 组合导航算法。 首先,考虑到 SINS 经度、纬度误差传播特性不同所导致的模型输入、输出信息 之间的非线性相关性差异化,构建具有不同权重系数的双通道长短期记忆神经网络模型结构,并引入遗忘信息共享机制自适应 地利用历史导航数据对经度、纬度信息进行拟合预测。 其次,针对深层神经网络存在的模型退化和梯度消失问题,在多层双通 道 LSTM 网络之间建立残差高速通道形成 Residual-LSTM 模型结构,以增加不同网络层次之间的信息传播路径。 最后,通过实 船数据验证本文所提算法的有效性。 实验结果表明,与基于常规智能方法的 SINS / GNSS 组合导航算法相比,所提组合导航算 法在 GNSS 信号中断期间经度误差降低了 51. 97% ,纬度误差降低了 31. 45% 。     

基于单片机的GPS接收机的设计

卫星导航系统GPS技术,目前己被用在各行各业中。GPS系统的部分用户主要是各种型号的GPS接收机。文章以单片机为核心,通过GPS接收模块,接收GPS卫星信号,然后将数据发送到单片机的串口,单片机执行串口中断,提取所需要的数据,最后将数据通过1602液晶显示出来。文中主要阐述了硬件设计和软件。     

汽车智能调度系统

为了加强车辆的可视性管理,实时监控调度,减少事故的发生,建立GPS车辆调度系统集成方案,采用了GPS全球卫星定位技术、GIS地理信息技术、GSM移动通信技术等,通过管理中心和车载终端来实现车辆的调度管理,这个系统可以了解车辆的位置、速度、行驶状态、车辆行驶过的轨迹,实现就近调度、遇险报警和求救报警等,加强车辆管理。     

自学习式GPS车辆自主导航仪的研究

提出一种用GPS接收机通过自学习方式进行车辆自主导航和引导的方法。该方法首先对GPS接收机接收的定位信息通过回归算法进行线性化处理，然后以线性相关系数判断为准则对路径信息进行分段，再将这些线性相关的分段直线信息进行压缩和记录就形成了可以自主导航的路径信息。在导航过程中，利用这些线性相关的分段直线信息，通过矢量夹角计算和矢量方向判断的方法可以预测出前方路径的行驶方向，从而完成自主导航。这种由自学习方式获取的导航路径信息具有很高的导航精度和方向判别性。     

Prototype Information System for High-Precision Navigation in Global Satellite Systems

An information system permitting the timely construction of constellations of navigation satellites on the basis of data files provided by various analysis centers is described. In this approach, realistic results may be obtained in simulating the operation of instruments receiving signals from global navigation satellite systems (GNSS). The proposed architecture and functional capabilities of the information system are outlined. It is shown to be more effective in modeling the actual ephemeris data of GNSS than the traditional method of integrating the satellites’ equations of motion.     

The research of PNS based on micro inertial sensors

In order to reduce the dependence of pedestrian navigation on satellite navigation system and wireless communication, a new method is proposed to construct pedestrian navigation system (PNS) based on micro inertial technology. In this paper, the distributed system structure is arranged on human feet and trunk, and the key technologies, namely the system initial alignment, the error correction, the precise gait-phase detection, the effect and the inhibition of environmental magnetic field, have been studied. Besides, theories and applications of the key technologies are also discussed, and the performance of the PNS has been analyzed in the environment of electromagnetic interference. Experimental results show that the positioning error of the route with electromagnetic interference accounts for 2% of the travel distance. The key technologies proposed in the study can effectively improve the positioning accuracy of PNS, and independently achieve longer time personal navigation in the attenuate or even invalid global navigation satellite system (GNSS) and wireless communication signal environment.     

单线激光雷达与GNSS/INS的空间重构

为了解决多线激光雷达在三维空间重构任务中数据吞吐量过大导致运算负担过重以及扫描俯仰范围有限的问题,本文提出了一种利用单线激光雷达与惯性测量单元GNSS/INS相互结合的多站点扫描空间重构方案及相应解算方法。首先使用单线激光雷达扫描待测空间获取三维尺度信息,然后将点云数据与对应的任意方向的航向角相结合,再利用四元数姿态解算获取各站点扫描的点云图像。为提高计算效率,使用迭代最近点算法实现站点间点云配准时,对待匹配点云数据筛选并更新。实验结果表明在保留点云数字特征前提下,单线激光雷达与GNSS/INS系统能够提高76%的运算速率。本文提出的硬件方案和解算方法不但能够实现较高的配准精度,与多线激光雷达方案相比工程成本也得到显著下降。     

基于GPS/GIS的TETRA终端导航定位系统的研究

随着GPS和GIS技术的发展,GPS和GIS的结合已成为导航定位的发展方向.本文基于GPS/GIS导航定位功能,给出了利用TETRA数字集群网络短数据业务实现TETRA终端导航定位系统的方案.     

GPS姿态解算中基于RINEX格式的数据处理

介绍了GPSRINEX交换格式的发展与构成，分析了基于RINEX格式的两种主要的观测数据文件和导航信息文件的内容与特征。基于一个GPS姿态测量试验，实现了姿态解算中参考卫星的选取和载波相位双差的解算，为进一步的姿态解算建立了基础。处理结果表明了RINEX格式在GPS数据处理中的方便与高效性。     

基于GPS的水陆两栖机器人导航系统的研究

将GPS技术用于水陆两栖机器人自主运动控制，设计了一种基于嵌入式操作系统、用于水陆两栖机器人导航的GPS系统。首先构建了GPS硬件系统，然后研究了基于ARM（anvanced RISC machineS）的GPS接收机的数据提取及处理的软件实现方法；在此基础上，采用高斯投影算法，将WGS-84转换至平面坐标，实现了对两栖机器人运动轨迹的连续监控。     

Study on GNSS satellite signal simulator

Satellite signal simulator for global navigation satellite system（GNSS） can evaluate the accuracy of capturing,tracing and positioning of GNSS receiver.It has significant use-value in the military and civil fields.The system adopts the overall design scheme of digital signal processor （DSP） and field-programmable gate array （FPGA）.It consists of four modules：industrial control computer simulation software,mid-frequency signal generator,digital-to-analog （D/A） module and radio frequency （RF） module.In this paper,we test the dynamic performance of simulator using the dynamic scenes testing method,and the signal generated by the designed simulator is primarily validated.     

里程计辅助的高精度车载GNSS/INS组合导航系统

针对城市隧道、偏远山区等复杂路况下,卫星导航系统信号被遮挡较严重或无卫星导航系统信号的场景中,车载GNSS/INS组合导航系统精度下降的问题,提出一种里程计辅助的高精度车载GNSS/INS组合导航方法。该方法中的组合滤波模式可根据载车环境变化在GNSS/INS组合模式和DR/INS组合模式间实现自适应切换,该组合导航方法将三维里程计航位推算位置误差作为状态量扩充到常规组合导航滤波器中,里程计的标度因数误差、安装角误差可通过里程计误差标定方法离线精确得到,后续使用只需将里程计误差参数装订到组合导航系统中即可。车载试验表明,7 km的信号遮挡场景下组合导航系统单个方向上的位置误差最大值也不大于8 m,整个跑车过程中位置误差在3 m以内,进一步保证了车载GNSS/INS组合导航系统复杂路况下的高精度定位。     

基于ARM和DSP的INS/GPS组合系统设计

为满足组合导航系统要求成本低、体积小、精度高、低功耗的特点,本文以SAMSUNG公司S3C2410型和TI公司TMS320C6713型芯片为核心器件设计了一种嵌入式导航计算机系统,此设计可提高系统的精度,更好地满足系统实时性的要求。     

Novel hybrid of strong tracking Kalman filter and wavelet neural network for GPS/INS during GPS outages

Aiming to improve positioning precision of the GPS/INS integrated navigation system during GPS outages, a novel model combined with strong tracking Kalman filter (STKF) and wavelet neural network (WNN) algorithms for INS errors compensation is proposed and tested. STKF is used to estimate INS errors as a replacement of Kalman filter (KF), and WNN is applied to establish a highly accurate model based on STKF when GPS works well and to predict INS errors during GPS outages. Performance of the proposed model has been experimentally verified using GPS and INS data collected in a land vehicle navigation test. The comparison results indicate that the proposed model combined with STKF/WNN algorithms can effectively provide high accurate corrections to the standalone INS during GPS outages.     

基于VxWorks系统的无人车GPS／INS组合导航

为了实现汽车自主导航,针对实时性导航,提出了一种基于VxWorks操作系统的GPS＋INS（inertial navigation system,惯性导航）组合导航。首先分析了无人车模型,布置导航的总体框架,确定CAN网络为整车通讯网络;然后研究了GPS导航,利用高精度GPS设备得到无人车坐标值,进而实现了GPS导航;接着研究了INS导航,利用一定精度INS的两个加速度计来积分推算无人车的航位,实现导航;再通过VxWorks结合两种导航方式,互相弥补信号的丢失与不可用。同时,开发了基于Windows的可视化导航界面,直观地观察导航效果和进行后台操控。实验验证了此导航的可行性和实时性。     

High accuracy acceleration determination by using multiple GNSS reference stations

To determine the velocity and acceleration of the receivers under the requirements of high accuracy applications using global navigation satellite system (GNSS), models and algorithms based on multiple reference stations were presented in this paper. As one of the key techniques, the navigation satellites’ velocities and accelerations calculation methods were analyzed, including two cases: (1) under the requirement of real time applications, the navigation satellites’ velocities and accelerations have to be calculated by using broadcast ephemeris, the analytic expressions from three types of broadcast ephemeris, including Kepler elements, modified Kepler elements and position-velocity types, were derived, (2) under the requirement of high accuracy applications, the numerical difference method was also analyzed. Furthermore, the baseline-dependant error suppression methods based on multiple reference stations were illustrated briefly. Finally, experiments which data from multiple reference stations show that the estimation precision of this method can be improved about 15–20% compared with the single reference station real-time kinematic (RTK)-derived method both in static and kinematic cases.     

故障修复增强的抗差滤波 PDR/ GNSS 行人导航方法

针对复杂环境下智能手机卫星信号容易受到干扰而引起组合导航精度降低的问题,提出一种基于故障修复的抗差滤波 行人导航方法。 该法首先利用等价权因子实时调整观测权值,以有效地减少观测粗差对组合导航精度的影响。 其次,针对松组 合系统没有观测冗余的模型局限性,将抗差扩展卡尔曼滤波检测区间分为无故障、偏离和异常 3 段。 无故障时,不做处理;出现 偏离时,对观测值进行降权处理;异常情况下,利用预测新息对故障进行幅值修复,进而修正观测值。 实际实验结果表明,当 GNSS 出现单历元故障时,经典的抗差滤波方法能够有效提高智能手机 PDR/ GNSS 组合导航定位精度,其北向最大误差由 7. 27 m 减小为 3. 20 m,东向最大位置误差由 24. 01 m 减小为 6. 60 m;在 GNSS 出现多历元连续故障时,所提出的故障修复增强 的抗差滤波方法相比经典的抗差滤波方法的平均定位误差下降了 50% 以上。