基于GIS技术的海上综合预警平台的研究和应用

基于电子海图和AIS,利用ArcGis作为GIS展示平台,利用北斗卫星、3G、以太网等多种通信方式,利用主流的信息集成技术,实现对海上平台周围船舶的实时监控及预警,实现对海上气象环境、大缆拉力及罗经数据、船舶动态、船舶姿体位置及倾斜等海上生产作业信息的实时展示及预警,实现以海上平台为中心的综合预警。     

基于5G通信技术的巡逻机器人定位误差自动补偿方法

以提升巡逻机器人执行巡逻任务能力为目的,提出基于5G通信技术的巡逻机器人定位误差自动补偿方法。该方法在巡逻机器人工作区域架设5G无线通信网络,并将AD7380型号位置传感器安装在巡逻机器人上,利用位置传感器获取巡逻机器人工作时的位置信息后,利用5G无线通信网络将其传输到用户PC端,得到巡逻机器人位置采样点数据；以该数据为基础,使用拉丁超立方采样方法描述巡逻机器人在其巡逻空间内的位置,得到巡逻机器人空间位置数据；再依据巡逻机器人空间位置数据,计算该机器人预设目标点误差矢量,并构建巡逻机器人定位误差补偿模型,利用该模型补偿巡逻机器人定位误差。实验结果表明：该方法可全面获取巡逻机器人在其巡逻空间内的位置信息,可有效且精准的对其定位误差进行自动补偿,使巡逻机器人定位误差保持在可允许范围内,应用效果较为显著。     

SKYNET卫星监控保安系统的设计与实现

介绍一种实用的适于车船的安全防范系统，该系统利用ＧＰＳ全球定位系统，结合移动通信，数据通信，数据处理，地理信息系统，计算机网络，安全防范技术系统集成技术以地面移动目标进行实时定位，跟踪及监控。     

海上平台通信系统

本文介绍海上平台通信系统，首创将ＩＮＴＥＬＳＡＴ（国际卫星通信）系统应用于海上通信，克服了传统海上通信技术和系统的缺点，实现了海上不同平台（船只）用户之间的电话直拔，海上用户与陆上用户之间的电话直拔，海上用户直拔ＩＤＤ（国际直拔）海上平台（船只）与陆地之间的数据通信，计算机联网等功能。     

基于激光测距技术的船舶防撞系统的研究

采用激光测距技术,对船舶防撞系统的关键技术进行研究,系统采用激光测距传感器和具有两自由度的云台,利用高性能的单片机控制,实现水平方向和垂直方向全方位的动态扫描,实时监测目标船与周围船只的距离,当进入测量领域的船只与目标船的距离达到设定的安全距离时,系统的报警电路实现声光报警,提醒操作人员及时调整船舶的行进路线,并进行相应的避让处理,为船舶防撞提供了一种可行的新方法。     

基于北斗的智能安全帽系统设计

文中运用单片机、北斗定位技术、通信技术、传感器等技术设计一种适用于工业生产环境下的智能安全帽穿戴设备。通过传感器设备感知人体心率脉搏、周围环境温湿度,同时运用北斗定位技术,将采集到的位置信息反馈给管理人员,提高工业生产的安全性。用户可以通过访问网页监测人员位置以及各种状态数据,为工业管理带来便捷,降低维护安全的成本。实验表明,该设计达到了预期目标。     

基于Lora的智能航标灯遥测遥控系统

为实时了解船舶在航行时的地理位置、行驶速度、温度，提出一种新型智能航标灯系统。该系统拥有基本的视觉导航功能，能使船舶分辨出航道的具体位置。通过在航标灯上安装GPS与北斗双模定位模块，并运用Lora通信与3G/4G通信这两种方式，使船舶的监测数据传输到监控终端，以保障航道的正常与船舶的安全通行。另外，利用三轴加速度传感器测量船舶运行的速度、电压传感器测量Lora Tracker工作电压，来判断系统稳定性。通过对大量节点进行测试，可以得到船的位置、温度、风速、稳定性等信息。在正常工作情况下，位置信息误差在0.1 m以内，温度、风速等信息基本没有误差。     

海上应急定位呼救智能装置设计

为了解决海上应急搜救精准定位困难、响应速度慢的关键技术难题,以及降低产品的整体功耗,延长终端设备的使用时间,文中设计一种海上应急定位呼救智能装置。通过研究海上应急定位呼救智能装置关键技术,借助北斗卫星定位导航实现精准定位和远程呼救;通过自主研发的物联网LoRa组网降频技术、定位模块低功耗模式运行等技术降低设备的整体功耗,确保海上应急救援过程中长时间、准确发送人员位置信息。实验结果表明,该设计实现了传统海上被动搜救技术向北斗卫星应用技术、物联网智能感知技术、物联网区域组网技术融合的转变,助推人工智能、物联网和北斗产业的融合,用主动发送精准定位给报警中心替代被动定位等待救援,从而提高了海洋搜救效率,保障人民生命财产安全。     

高精度北斗定位技术在交管执法取证中的应用研究

车道级违法行为指移动目标相对于地面车道或其他移动目标而言,相对位置移动在一个车道级别内的、违反交通法规的行为。由于数据精度等问题,该类行为一直是交管执法取证中的难点。高精度北斗/GPS定位的实现依靠广域实时精密定位技术,通过全球/全国建立的北斗地基增强网系统,将卫星定位精度从平均4~20 m左右提升到大众应用亚米级的水平。从高精度定位技术入手,设计了具有车道级定位能力的执法取证终端,并在无锡等地开展了技术验证。实验表明,这些技术可为车辆行为分析、车辆主动安全等车联网系统提供支撑。     

基于优化异质BP神经网络信息融合的清洁机器人定位研究

清洁机器人的移动定位是个复杂的非线性定位的问题,精密机械结构与路径规划无法补偿定位不精确造成的移动误差,提出一种基于异质RBF神经网络信息融合的清洁机器人定位技术,设计了智能机器人的控制系统、移动系统和感知系统,设计多个位姿传感器后,实时采集位置信息,在主控芯片中使用粒子群优化神经网络技术对多传感器的信息进行融合,计算清洁机器人的位置信息,解决了位置因素非线性强,定位误差大的问题,并且有效提高了神经网络的局部收敛能力;使用机器人多传感器的实验平台测试证明,这种方法下清洁机器人的移动中定位准确率较传统方法提高13%,具有很强的可靠性与实用性。     

基于TDOA的室内超声波定位方法的改进

基于超声波和射频信号的TDOA（Time Difference Of Arrival,TDOA）室内无线传感网定位系统得到了越来越普遍的研究。其以距离测量为基础计算待测节点坐标。测距的误差影响定位结果的准确性。因此,文中主要目的是介绍基于超声波技术和射频技术定位系统的工作原理,通过采用总体最小二乘法（Total Least Square,TLS）的直线拟合方法对距离测量误差进行补偿,修正距离值,然后采用极小极大算法（Min-Max algorithm）进行定位的位置坐标计算,得到系统测距误差较小和定位准确性高的结果。实验数据仿真表明,该方法提高了距离测量精度和系统的定位准确性。     

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.     

北斗在移动资产定位系统中的应用

针对人们日常生活和工作中移动资产存在的安全风险问题,设计了一套基于北斗定位和安卓技术的定位系统,以实现移动资产定位追踪和位置信息上报。系统包括资产定位硬件终端和人机交互手机客户端两部分。硬件终端以低功耗微处理器MSP430为核心实现信息处理与交互,由北斗和GSM模块为移动资产提供定位信息。在卫星信号较好的室外,直接通过北斗进行定位;而在室内卫星信号较弱或卫星信号丢失时由GSM辅助定位,从而最大限度地保障移动资产位置信息不丢失。资产位置信息由GSM模块通过移动通信网络发送至客户端。手机客户端采用JAVA语言进行开发,具备资产位置查询、移动路径显示等功能,方便用户对资产进行实时定位追踪。试验测试结果表明,该系统运行稳定、可靠,能够在室内、外等多种环境中准确定位追踪移动资产,为移动资产的安全提供有力保障,同时也为北斗技术在工农业领域的应用提供参考。     

基于北斗定位的列车自动辅助对标系统设计与实现

在铁路列车安全运行控制领域,开车对标是列车运行监控装置（LKJ）基础数据的基准点。目前铁路列车发车通常是按照已设定的对标参照物进行目测人工开车,该方式存在易受环境因素制约和人工操作导致对标距离误差不可控等风险。为准确识别列车所在股道、线路及公里标等信息,实现列车精准运行控制,文章提出了一种基于高精度北斗定位技术的列车自动辅助对标设计方法,其通过实时动态北斗定位技术并结合高精度车载站场地图数据,实现始发车站参数自动设定、列车驾驶自动辅助对标。现场的应用结果显示,采用该系统后在高置信度情况下,北斗定位精度达到2 cm,自动开车对标控制精度在1 m内,精准自动辅助对标成功率达到99.9%,表明该设计能够有效地防止因人工对标带来的安全风险,降低列车司机工作强度并提升铁路运输企业的运营效率。     

基于北斗卫星的GPS轨迹数据异常双频定位方法

当前GPS轨迹定位方法均采用单频定位,在数据异常情况下不能保障定位精度,故此提出一种基于北斗卫星的GPS轨迹数据双频定位方法研究。先基于北斗卫星的定位原理建立用于空间几何距离测量和地面监测点精准定位的数学模型,并确定出伪距和载波相位的观测值的权重;利用北斗卫星确定出标的物的空间几何距离,及空间位置信息;由于定位系统本身及大气电离层的影响,得到空间定位信息内包含有误差项,基于北斗卫星系统可以修正GPS轨迹误差项和异常数据,实现对标的物位置信息的精准定位。测试数据表明提出定位方法的精度更高,综合定位偏差值为0.56%,同时定位误差的均值和方差控制表现更好。     

基于NSGA-II的渣土车调度系统的研究与设计

随着城市化建设的加快,渣土运输业兴起,这个过程中形成了众多规模不一的运输企业和车队,但远距离调度、成本不可控等问题仍未得到有效解决。为集约化管理各运输企业和车队的渣土车,研究实现了基于二代非支配排序遗传算法（NSGA-II,Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II）的渣土车调度系统,其主要功能如下:（1）对工地、消纳场位置和调度成本等信息进行录入和管理;（2）使用北斗终端实时获取车辆定位数据;（3）使用当前系统内任务、定位、成本等数据,实现渣土车用车最少、完成任务最多、收益最高的多目标优化调度方案设计。系统研究为渣土运输节省了成本,并对城市渣土运输管理起着重要作用。     

基于TDMA的GPS船只动态定位系统的设计与实现

在基于GPS的多目标动态定位中存在一部分特殊应用,其特点是各目标不但需要动态定位信息的对等交互,而且对信息交互的硬实时性十分敏感。在这类应用中,由于GsM、GPRs、cDMA等公共电信网络或WLAN等专用无线网络等通信方式很难确保信息传输的时间确定性和可靠性,而通信系统又不可能占用可多达数十个的无线频段资源,因此基于TDMA技术设计实现了一个GPS船只动态定位系统。该系统可以最大2次/s的位置信息刷新率实现最多20艘船只间的对等定位跟踪,已应用于多船只协同的水下工程作业。     

海上移动信道分析及抗多径接收机设计与仿真

海上舰船之间的通信通常工作在复杂的信道环境下,通信距离可远可近,不仅存在强的敌方恶意干扰,由于受地球弧度和海浪、船只等的遮挡,还存在深衰落和多径效应,因此设计海上通信系统时需要充分考虑这些不利因素的影响.针对海上移动信道的路径衰减特性,提出利用Longley-Rice模型建立海上移动信道模型,并对信道衰减模型进行了数值仿真;分析了多径对扩频系统伪码捕获的影响,提出利用Rake接收技术改善接收机的抗多径性能,并设计了一个Rake接收机结构,最后进行了仿真分析.仿真结果表明所设计的Rake接收机具有良好的抗多径能力,能够满足海上通信的需要.     

船基系留气球AIS数据采集系统设计与实现

船舶自动识别系统可以为发展高频地波雷达技术提供验证数据集;目前,现有手段为HFSWR提供的数据集存在实时性差以及仅能对小范围内的船只进行跟踪观测等缺点,针对该问题,设计了一套船基球载AIS数据采集系统,利用系留球搭载AIS接收机进行多次海上长时间驻空实验,期间获取了来自345条船只的270 580条数据;结果表明：船基球载AIS接收机这一方式能够显著提高船只之间AIS信息的接收距离,当系留球锚泊在150 m高空时,系统的AIS信息接收距离能够达到244 km;并验证了AIS海上传播模型的准确性;船基球载AIS数据采集系统可实现长期高空驻留,所获取的周边海域船只的AIS信息数据范围广,实时性高,漏报率低,是对船基HFSWR性能进行评估的有效手段。     

一种基于LiDAR-IMU-GNSS系统同步进行车辆定位和路旁杆状物清查的方法

目前,利用移动激光雷达系统（MLS）收集环境信息并生成路旁杆状物位置清单受设备成本限制,实时性能差。尽管基于激光雷达的同步定位和建图技术（SLAM）在导航领域得到广泛应用,但尚未有关于同步实时定位和创建路旁杆状物清单的研究。为此,文章提出一种利用激光雷达技术实现车辆定位和路旁杆状物绝对位置清单创建的方法,旨在构建一个准确而稳健的车辆定位和路旁杆状物清单创建系统。其首先通过将激光雷达与惯性测量单元（IMU）和全球导航卫星系统（GNSS）融合,实现精确的位姿估计并生成全局地图;其次,构建了一种基于滑动窗口的优化融合定位算法,有效整合了多传感器信息,提高了系统的鲁棒性;然后,提出了一种使用SLAM特征提取算法创建路旁杆状物清单的方法,从而降低了同步进行车辆定位和路旁杆状物清单创建的计算成本;最后,对涵盖城市和郊区等各种道路场景的真实数据集进行广泛评估。实验结果表明,文中所提系统在实时自动创建路旁杆状物绝对位置清单的同时实现了厘米级车辆定位精度,平均定位误差在3 cm以内。