一种双级北斗导航接收机伪距误差补偿方法

伪距误差是影响北斗卫星导航接收机定位精度的关键因素,本文提出一种基于伪距差分和自适应容积卡尔曼滤波（Cubature Kalman filter,CKF）的双级北斗导航接收机伪距误差补偿方法。该方法将伪距误差分为自有性误差和公共性误差两类,首先通过伪距差分方法补偿伪距自有性误差,其次设计量测噪声自适应CKF滤波器,对用户接收机运动系统状态进行估计,补偿伪距公共性误差。实验结果表明：载体静态时,双级补偿方法略优;载体动态时,双级补偿比单级补偿的定位误差减小显著,自适应CKF算法比CKF算法具有更好的对噪声和干扰的适应能力。     

主从式编队卫星相对导航方法研究

编队卫星间精确的相对位置和速度信息的获取直接影响主从式编队卫星任务的完成.针对传统的集中式滤波算法在实时性和可靠性上的不足,提出利用联邦滤波算法对差分GPS和微波雷达信息进行融合,获得了满足编队任务要求的星间相对导航信息.其中差分GPS导航信息根据主从卫星的GPS测量信息获得;微波雷达通过测量卫星间的相对距离和角度来估算相对位置和速度.仿真结果表明,联邦滤波算法结合了差分GPS和微波雷达的优点,克服单一导航设备可能出现大误差的缺点,有效提高了测量精度,对主从式编队卫星完成飞行任务具有重要意义.     

捷联惯导/北斗高精度组合导航方法研究

提出采用紧组合方式进行捷联惯导/北斗组合导航设计,首先对捷联惯导与北斗系统进行误差分析与建模,将捷联惯导系统误差、北斗等效时钟误差相应的距离(伪距误差)以及等效时钟频率误差相应的距离率(伪距率误差)作为组合导航系统状态;利用捷联惯导位置输出与北斗接收机星历输出构造获得等效伪距,将其与北斗接收机测量的伪距对应相减作为量测,推导建立对应的量测方程,采用卡尔曼滤波设计捷联惯导/北斗组合导航滤波算法;仿真结果表明,该组合导航方法的速度精度达到±0.05 m/s,位置精度达到±3.2 m,水平姿态精度达到±0.4′,航向精度达到±1.6′。     

C-GPS协同式卫星定位技术研究

介绍了笔者开发的C-GPS协同式卫星定位技术的基本原理,研究了C-GPS定位系统中使用的定位算法,重点介绍了协同式C-GPS端机伪距求解方法,以及根据伪距和C-GPS基站导航电文信息求解C-GPS端机位置的方法,和为提高系统精度使用的位置差分方法.     

GPS和类GPS载波用于编队星座状态测量

为了确定编队星座的星间相对位置和卫星姿态,在原有联合GPS差分和类GPS伪距进行状态确定的研究基础上,进一步加入了类GPS载波差分信息。利用高精度的类GPS伪距给卫星间公里级的基线提供厘米级的约束,并采用Bayes最小二乘法快速解算出GPS星间载波单差整周模糊度;先由GPS伪距单点定位、GPS星内差分定姿获得卫星间相对位置、卫星姿态的先验信息,再采用Bayes最小二乘进行编队星座状态整体确定。数学仿真结果表明卫星间相对位置确定精度优于10~(-2) m,加入类GPS载波差分后能极大提高卫星姿态确定精度,使其优于10~(-5)rad。     

多基准站GPS定位靶场测试方法研究

在靶场试验过程中,传统的单基准站由于基线长度的限制使其作用范围有限,从而超出一定距离后,差分精度随着大气误差相关性的减弱而明显受到影响;为了解决靶场GPS单频伪距差分定位距离远时精度下降问题,提出了多基准站GPS定位伪距差分定位方法;该方法深入分析伪距方程和伪距差分定位之间的关系;建立靶场基准站网络实时接收目标定位数据和基准站定位数据并实时传送到控制中心;利用基于距离的线性内差模型,设计多基准站数据处理算法和多基线测量数据加权处理方法,实时解算目标定位信息;测试结果表明,多基准站GPS定位伪距差分定位方法,能够有效地解决常规单基准站伪距差分定位精度随用户站与基准站距离增加而降低的问题,同时提高了测试精度。     

差分GPS定位技术在ITS中的应用

差分GPS技术在智能交通系统中的应用主要体现在车辆定位和导航两个方面，而实现现导航首先必须要解决定位问题，文章内容包括：差分GPS的定位原理（主要介绍伪距差分原理），误差估算的数学模型，最后给出了采用集中差分技术的应用实例以及对它的评价，并简要介绍了一些差分GPS设备。     

基于北斗伪距差分与WiFi的室内外融合定位方法

针对北斗(BD)和WiFi单一系统定位精度不高和定位盲区问题,提出一种基于北斗差分与WiFi的室内外融合定位方法。根据北斗和WiFi异构网络建立多属性代价函数,优选参与定位信标及卫星组合;采用反距离加权内插的多基准站伪距差分法,修正北斗伪距方程减小空间伪距误差;构建基于接收信号强度指示(RSSI)传播模型的WiFi测距方程,并融合北斗差分伪距方程,通过泰勒迭代算法实现精确定位。实验结果表明:融合定位精度在95%的概率下优于2. 6 m,定位性能优于北斗和WiFi单独定位,有效解决了单一系统的定位缺陷和定位盲区问题,实现了室内外无缝融合精确定位,提高了定位精度和可靠性。     

一种降低电离层梯度影响的Hatch滤波算法

目前,地基增强系统（Ground-Based Augment System,GBAS）中的主要问题是：尽管使用载波平滑降低了伪距噪,利用差分技术消除了用户和基准站间的大部分共同误差,从而减少了差分改正值中的误差。但是电离层时间梯度和空间梯度于这两个过程中产生了额外的误差,阻碍了差分改正值质量的进一步提高。基于对电离层时间和空间梯度引起的额外误差的分析,并考虑平滑伪距噪声,文章提出了一种新的Hatch滤波方法,该滤波器的时间常数是随卫星仰角、电离层时间和空间梯度以及用户与参考站之间的距离而实时变化的。该方法降低了差分改正值误差,提高了定位精度。并且通过差分定位仿真并对比传统的单频Hatch滤波方法,发现使用该方法后,减小了差分校正值的误差。     

移动闭塞系统列车组合定位导航技术研究

首先,分析了移动闭塞系统及其定位导航技术的研究现状,建立了基于网络实时动态测量(RTK)技术的GPS/INS/MM的定位导航组合方案;然后,提出了用伪距差分计算用户站概略位置和用载波相位差分计算整周模糊度单差值的快速差分算法.并讨论了有助于列车导航和控制的列车信息移动管理和基于GPRS的数据通信等;最后,对网络RTK快速差分算法进行了仿真分析,其结果验证了该算法对实现列车实时精确定位导航的可行性.     

车联网中基于伪距双差的车辆定位技术

为满足车联网中定位精度的要求, 本文提出了一种伪距双差车辆相对定位算法,该算法通过车辆间伪距信息的车到车(Vehicle-to-vehicle,V2V)交互,抵消了公共误差及不同接收机的时钟偏移量,提高了伪距双差的车辆定位精度。通过对比分析伪距双差算法与全球定位系统（Global position system,GPS)单点定位算法的距离误差均方根,证明了伪距双差算法的定位精度。仿真结果表明采用伪距双差算法(Double differencing relative,DDR) 的相对定位技术在公共可见卫星 数大于4时,其相对定位性能优于GPS单点定位方法。     

用相对差分GPS技术确定绕飞轨道

本文对各种GPS相对差分技术进行了研究,提出了利用Kalman滤波确定高动态情况下载波相位载周数的方法。对用GPS相对位置差分、GPS相对伪距差分、GPS相对载波相位差分确定绕飞轨道进行了初步仿真。     

长波/微波组合导航系统差分有效性研究

由于组合导航模式的多种多样,导航系统不再单一的工作在同一种制式上,当然不同工作模式的组合也为导航系统的使用带来了一定的困难,不利于系统的精度提升,由于涉及长波电波,其传播受到诸多地理环境因素的影响,原来的差分有效性判断方法已经不能对系统进行合理的判断,所以提出了基于伪距及伪距差的差分判断方法,充分的考虑了影响因素,并在实际测试中证明了方法的有效性。方法不仅填补了差分理论的空白,而且将有效的提升组合导航系统的精度研究。     

基于EKF的UUV单信标水声导航定位方法研究

文章描述了基于扩展卡尔曼滤波算法的水声导航定位方法,该方法可以对UUV(无人水下航行器)进行导航估计,有效减少导航定位过程中的累积位置误差;导航模型中信标与UUV时间同步,且信标以一定时间间隔,广播发送水声脉冲信号,UUV利用信号的传输时间延迟,确定与信标之间的相对距离;通过解算UUV与信标的相对距离,以及自身的航行速度、航向角等参数变量,利用扩展卡尔曼滤波算法,可估计出UUV相对信标的位置,通过优化算法,可以有效降低定位过程中的累积位置误差;仿真结果表明,该导航定位算法实现简单、导航精度高,对未来小型UUV导航方法有很好的实用价值。     

长波/微波组合导航系统差分有效性判断方法研究

由于组合导航模式的多种多样,导航系统不再单一地工作在同一种制式上,当然不同工作模式的组合也为导航系统的使用带来了一定的困难.对于此类系统的精度提升,由于涉及长波电波,其传播受到诸多地理环境因素的影响,原来的差分有效性判断方法已经不能对系统进行合理的判断,所以提出了基于伪距及伪距差的差分判断方法,充分考虑了影响因素,并在实际测试中证明了该方法的有效性.该方法将有效地提升组合导航系统的精度研究.     

多惯组冗余系统安装误差的空中标定技术

以多组平行安装的捷联惯导构成的冗余系统为研究对象,提出了一种GPS辅助条件下惯导间安装误差的空中标定算法。该算法以其中一套惯导系统为安装基准,与GPS伪距、伪距率信息深组合后的导航结果为真实参考信息,标定前利用飞机机动提高基准惯导的姿态精度,标定开始时刻将基准惯导的导航信息装订给待标定惯导作为导航初值并进行姿态更新,利用待标定惯导的导航误差模型建立卡尔曼滤波器,量测量取为组合姿态与待标定惯导姿态的姿态误差,通过姿态匹配的方式对两套惯组之间安装误差进行标定。仿真结果显示,该方法不需要飞机做精确的角机动,只利用简单的摇翼和盘旋机动就可以对安装误差进行精确标定,且标定精度可达到角秒级水平。     

基于立体视觉的移动机器人导航算法

移动机器人立体视觉系统不仅提供三维地形图用于障碍规避和路径规划,其结果还可以用于视觉导航。以移动机器人立体视觉系统为基础,研究了基于前后两个位置上立体图对的视觉测量算法用于移动机器人的连续导航,讨论了影响导航精度的因素和改进方法;研究了基于局部和全局三维地形图的地形匹配算法用于定期校正位置误差,算法实现简便,定位精度取决于地形图精度。实验结果证明了两种方法的有效性,可以兼顾近距离和中远距离导航任务。     

DV-Hop测距修正的定位算法研究

针对DV-Hop测距定位精度不准问题，提出基于DV-Hop测距修正的对数搜索（improved DV-Hop Ranging-based Logarithmic Search，DH-RLS）定位算法。DH-RLS算法利用锚节点间的真实距离信息估计跳距误差，修正跳距值，提高测距精度。利用质心定位算法估计未知节点的位置，并将此位置作为搜索起点，再利用搜索目标函数进行搜索，直至搜索到具有最小距离误差和的点。仿真数据表明，DH-RLS定位算法的归一化平均误差低于同类算法。通过对测距修正，降低了测距误差，同时利用搜索目标算法提高了定位精度。     

无线传感器网络中改进的DV-Hop定位算法

针对传统距离矢量跳(DV-Hop)算法中平均跳距的误差以及未知节点与锚节点之间估计距离的误差,提出了一种改进算法.通过筛选参与锚节点平均跳距计算的锚节点减小引入误差,并对其进行加权处理以提高精度;根据未知节点与锚节点之间的跳数计算未知节点平均跳距;依据平均跳距作用域,计算锚节点到未知节点的距离.仿真结果表明:在不增加硬件开销的条件下,改进算法有效减小了定位误差.     

不规则线段树的差分隐私位置隐私保护方法

差分隐私因具有严格推理和证明的隐私保证,常被应用于位置隐私保护场景中.用户进行位置连续查询时,会引起噪声叠加导致查询精度下降,目前基于规则树结构的差分隐私虽然能降低查询误差,但会产生大量无效零节点,数据结构过大,在查询精度上还有进一步提高的空间.本文提出了不规则线段树的差分隐私位置隐私保护方法,将不规则线段树引入差分隐私方法中,根据节点覆盖率和Laplace机制的敏感度推导出不规则线段树的估值函数,从而筛选出较优的不规则线段树结构.该方法能有效减小连续查询时噪声叠加带来的查询精度下降的问题,相对于其他提高差分隐私查询精度的方法有更小的查询误差,并能适应不同密度环境的LBS位置查询服务.