一种适用于机场场面MLAT监视系统的定位算法及其性能分析

与通常的三维目标不同,机场场面目标的高度是已知固定值,这点在设计应用于民用机场场面监视的无源多点时差定位(MLAT)系统时应予以考虑。基于机场场面目标及MLAT系统的特点,提出了一种改进的时差定位算法,该算法特别适合应用于场面监视的MLAT系统中。相比于传统的三维定位算法,该算法不但可以提高定位精度,还可增强系统的鲁棒性。给出了该改进时差定位算法的克拉美罗界(CRLB),并进一步推导出了该算法与三维定位算法精度之间的理论关系,从理论上证明了该算法的定位精度高于三维定位算法。与此同时,基于条件数理论还证明了该算法的鲁棒性优于三维定位算法。仿真实验及实测数据证明了所得结论的正确性和有效性。     

多点定位系统在民用航空中的应用

一、多点定位系统简介 multilateration（MLAT）系统是国外提出的一种新的机场场面监视手段,multilateration一词在国内还找不到确切的翻译,民航界根据其工作原理翻译为“多点定位”,也有称为“分布式二次雷达监视”和“多站相关监视（MDS）”的。     

基于A-SMGCS的航空器场面运行冲突探测研究

通过对目前机场场面航空器运行过程冲突探测的研究,结合A-SMGCS系统场面MLAT监视技术及TDOA定位技术,重点分析航空器跑道运行冲突和滑行道运行冲突两种类型,并建立数学网络模型。利用A-SMGCS系统监视模块与路由规划模块的结合,构建冲突探测系统框架,结合具体机场冲突探测告警参数,选择网格冲突探测法,并运用全局搜索算法,确定了航空器跑道冲突探测和滑行道冲突探测方案,对提升机场运行安全和运行效率具有重要意义。     

基于无线传感器网络的机场特种车定位算法研究

机场停机坪内特种车辆的定位是机场场面监控的重要部分,基于无线传感器网络实现对机场特种车辆的实时定位。针对RSSI值易受环境影响问题,采用高斯模型对采集的RSSI值进行筛选,通过空间补偿模型将节点映射到同一平面,并提出了修正加权质心定位算法,修正权重系数,提高定位精度。仿真结果表明,该算法能够满足机场特种车定位精度的要求。     

信道状态信息指纹定位算法性能评价方法研究

基于WiFi的定位技术大多使用接收信号强度,但该方法受多径和噪声干扰较大,精度有待提高。信道状态信息(channel state information, CSI)能够更加精细地描述信道状态,具有更强的稳定性。将CSI作为格点特征建立指纹定位数据库,利用该指纹库和在线测量数据,比较了多种定位算法在位置指纹法中的定位效果,并提出了评价KNN、wKNN和随机森林算法的一种评价依据和样本容量扩充方法,分析了三种方法随样本容量增加时定位时间和定位精度的稳定性,从包含定位精度在内的多种角度更加全面地评估了三种方法。结果表明,在以上三种定位算法中,随机森林算法的定位时间与定位精度的稳定性最好。     

基于混合特征匹配的微惯性/激光雷达组合导航方法

微惯性/激光雷达(MEMS IMU/LADAR)组合导航系统在室内应用时,由于室内结构化环境下环境特征(如点和线段)分布稀疏,传统的单一特征匹配算法存在观测盲区,易造成导航定位参数估计误差大的问题。基于此,研究了激光雷达自适应数据分割方法的点和线段的特征提取算法,提出了基于混合特征匹配观测模型的MEMS IMU/LADR扩展卡尔曼滤波(EKF)算法。同时,设计了MEMS IMU/LADR组合导航试验样机,在室内环境下通过试验对滤波算法进行了验证。结果表明:提出的算法在室内结构化环境下相比传统单一点或线特征匹配组合定位算法的定位精度可提高60%,对于小型旋翼无人飞行器在室内结构化环境中的高精度定位具有较高的参考意义。     

基于MEMS/UWB组合的室内定位方法

在深入研究超宽带（UWB）与车载低成本MEMS的定位原理和算法的基础上,提出了采用UWB辅助MEMS定位的算法,以抑制MEMS的发散并提高定位精度。设计了两者的融合定位算法,完成了基于MEMS/UWB的室内定位技术研究。最终试验运动253.4m,MEMS定位误差小于0.61m,MEMS/UWB融合定位误差小于0.07m。试验结果表明,MEMS/UWB算法与单独的MEMS定位算法相比,有效地提高了定位精度与定位稳定性。     

双机协同无源定位算法

相较于有源定位,只能利用到达角(Angle of Arrival,AOA)的双机协同无源定位对目标的观测维度很低,这会导致对目标的定位精度低或迭代收敛速度慢等问题发生。对此,利用有限的测量值研究更优秀的算法以提高定位精度具有实际意义。首先,介绍了普通最小二乘法、加权最小二乘法、总体最小二乘法 3种基于最小二乘算法的定位算法;然后,介绍了高斯-牛顿迭代法(Gauss-Newton iteration method,GNIM)和加权工具变量伪线性估计法 (Weighted Instrumental Variable Pseudolinear Estimation Method,WIVPLE)2种基于最大似然估计的定位算法;最后,使用蒙特卡洛法在不同误差条件和几何构型下对这些算法的定位精度进行仿真实验。     

多站混合定位系统的平面误差分析

基于应答方式的多站机场航管定位系统可同时采用时差和距离测量技术,应用最小二乘法和误差估计理论,对按圆周均等布站的四站、五站和六站定位系统所做的相对测量误差分析表明,利用二次监视雷达所给出的测距信息,并通过有限增加冗余测站,将能有效的提高多站定位系统的平面定位精度。     

基于立体观测的空间目标天基光学监视定位

利用天基观测平台实现对空间目标的有效监视是空间监视的发展方向和必然趋势。本文提出充分利用天基光学观测灵活性,采用基于双／多星立体观测定位的方法,提高空间目标监视定位效能,并就系统观测条件进行分析。     

基于视频识别数据融合的场面监视增强方法

针对场面监视雷达、多点等传统机场场面监视传感器探测机场场面航空器、车辆等目标,出现目标虚假、分裂等现象,造成空管系统目标航迹不可靠影响机场管制运行安全问题。提出了一种基于视频识别数据融合的机场场面目标监视增强方法,方法采用YOLO v5网络模型的深度学习智能视频识别技术识别场面航空器、车辆、行人目标,并对存疑目标再利用云台相机捕捉特写,对初次比对分析的结果进行二次对比分析确认,然后与A-SMGCS系统中传统监视数据融合对比处理,自动对场面目标做真伪、增减处理,剔除虚假目标、弥补丢失目标,增加场面目标监视的可信度、可靠性。为塔台管制员提供真实、可靠、全面的场面航空器、车辆、人员运行态势“一幅图”,提高航班管制运行安全。     

一种基于ADS-B、WAM和雷达的组合监视方法及其架构

978MHz的广播式自动相关监视系统(ADS-B)技术在通用航空空管领域有广泛应用。中国民航飞行学院在我国首次应用ADS-B系统。从2005年至今,中国民航学院的所有5个机场建立了地面基站,150架飞机加装了机载ADS-B系统,系统运转良好,极大地提高了训练飞行的安全性和空域的利用率。为保证系统数据的精度和完整性,本文介绍了一种方法,即实现多种导航覆盖的ADS-B、广域多点相关系统(WAMLAT)和雷达监视的组合方法,以提高空中交通监视的可靠性,满足空中交通监视所需的导航精度、导航完整性和监视完整性要求。这种综合构型监视方法,将有助于推动多监视源的应用。     

基于SIFT和仿射变换的航空器起飞图像跟踪方法

针对机场监视的需要,结合航空器起飞特征,研究了尺度不变特征变换( SIFT)算法和仿射变换模型,在对图像进行灰度图像序列处理的基础上,提出了将SIFT特征点跟踪与仿射变换相结合对航空器起飞信息识别、跟踪的方法。以滨海国际机场的一个起飞过程为例,对图像序列进行了运动目标识别和帧间特征点的匹配,验证了方法的可行性,为机场航空器的起飞跟踪方法提供参考。     

无需中间变量的多运动站时差定位新算法

传统时差(TDOA)定位模型通过引入中间变量来得到线性方程,需要两步求解过程且该模型不适合多运动站连续定位。为此,引入无需中间变量的时差定位模型,并在此基础上提出了一种约束加权最小二乘定位算法。首先将基于该模型的时差定位问题转换为加权最小二乘问题,然后推导代入时差测量值后观测矩阵和观测向量的误差项,将其每一列表示为确定矩阵与随机时差测量噪声向量乘积的形式,并基于此推导了关于目标状态的二次约束方程,最终只需通过广义特征值分解来得到目标状态估计,并推导了该估计的解析表达式。仿真结果表明所提算法的连续定位性能逼近克拉美罗-限且所得定位解渐近无偏。     

中国民航应优先发展ADS-B应用技术

提高空中交通管理监视能力、加强航空企业对飞行运行的监视、改善航空器协同避撞性能,这是“十一五”期间我国航空运输业加快发展必须面对的问题。新一代ADS-B航行监视技术,为解决这些问题提供了有效的手段。因此,“十一五”期间——自动相关监视(ADS)技术,是基于卫星定位和地/空数据链通信的航空器运行监视技术。最初,ADS技术是为越洋飞行的航空器在无法进行雷达监视的情况下,希望利用卫星实施监视所提出的解决方案。在ADS概念下衍生的ADS-B——“广播式自动相关监视”技术,不仅成功应用于无雷达地区的远程航空器运行监视,而且与传…     

距离信息对DDFRC算法定位误差的影响与分析

在固定单站无源定位算法中,基于角度(Direct of Arrival)、角度变化率(Direct of Arrival Rate-of-Change)、多普勒频率(Doppler Frequency)和多普勒频率变化率(Doppler Frequency Rate-of-Change)4个观测信息实现定位(即DDFRC定位)算法仅通过单次观测即可实现对目标辐射源的定位。文中通过转移观测的卡尔曼滤波对定位结果进行平滑,较原有算法拥有更好的跟踪效果。同时,对定位误差进行了定量分析,并将距离信息引入算法的仿真分析之中,详细讨论了各个观测量误差在不同距离时对算法定位性能的影响,根据仿真结果,结合定位误差的定量分析对算法性能做出评价。通过仿真分析,得到了定位算法对不同距离下各参数的精度要求,从而为在实际系统中使用该定位算法提供了参考。     

基于边界的无人机主动SLAM算法

同步定位与地图构建技术是无人机实现真正自主导航的关键。为克服被动同步定位与地图构建算法的缺陷,研究了基于边界的无人机主动同步定位与地图构建算法。在无人机的探测区域周围产生候选边界点,通过建立合理的目标函数,从候选边界点中选择目标点,控制无人机朝该目标点方向运动,再运用扩展卡尔曼滤波算法更新无人机的运动状态。通过建立的无人机简化模型,对提出的算法和随机同步定位与地图构建算法进行对比研究,仿真结果表明该算法是有效可行的。     

机场场面监视雷达系统应用示范方案

正机场场面监视雷达是一种主动式微波监视设备,系统对机场场面目标的监视不需要被监视目标的合作,是一种重要的非合作目标监视设备。同时,该雷达的工作性能不受外部光照的影响,具备全天时监视的能力;基于电磁波具有的云、雨、雾等介质穿透能力,而具备全天候监视的能力。基于以上特性,机场场面监视雷达不仅在机场场面导航与控制系统(SMGCS)中得到了广泛的     

面向视觉着陆的高精度结构化约束特征点研究

为提高视觉着陆过程中无人机的相对定位精度,选取视觉图像中的直线交点作为结构化约束特征点,设计了基于梯度一致性的边缘检测算法,并结合Shi-Tomasi角点检测算法进行结构化约束特征点的粗定位。对LSD直线检测算法进行改进并设计了亚像素角点定位精度改进算法,在结构化约束特征点粗定位的基础上,将其精度提高到亚像素级。基于实际场景中固有约束的结构化约束特征点具有鲁棒性、旋转和尺度不变性,抗干扰能力更强,其高精度定位有利于提高视觉着陆相对定位的精度与可靠性。     

无源定位跟踪滤波算法研究及仿真分析

首先介绍了几种无源定位跟踪滤波算法原理,包括扩展卡尔曼滤波（EKF）,无迹卡尔曼滤波器（EKF）,交互多模型滤波器（IMM）;然后通过建立几种不同模型来对每一种滤波算法进行仿真,依据仿真图形和误差结果对滤波算法进行分析,从而实现不同滤波模型根据目标运动状态进行监视和切换,这对无源定位跟踪算法精度的提高和实际应用有很大的...