基于铱星/INS组合定位技术在船舶中的应用研究

GNSS拒止环境下惯性/GNSS组合导航系统的性能会严重恶化,通过利用并提取机会信号中的有用观测量,可以实现机会信号和惯性系统的联合动态定位。提出了利用铱星/INS组合定位技术实现船舶的动态定位。首先深入研究了铱星的信号体制,建立了利用铱星瞬时多普勒频移进行定位的算法模型;然后,提出了利用基于扩展卡尔曼滤波(EKF)技术的铱星机会信号与INS组合定位算法;最后,通过船舶航行实测数据对所提算法进行了试验验证。结果表明,提出的利用铱星机会信号和INS组合定位方法可以有效改善无GNSS信号条件下的INS定位精度,在GNSS信号拒止环境下解决了船舶定位问题,具有重要的研究意义和实用价值。     

非视距误差神经网络改正的超宽带定位模型研究

非视距环境是造成超宽带定位系统精度下降的主要原因。由于非视距环境的测距精度下降难以通过常规计算方法建立改正模型,提出了一种基于反向传播算法的神经网络改正的超宽带稳健定位模型。该方法通过反向传播神经网络的自适应学习方法建立了一种超宽带非视距误差改正的稳健定位模型,实现了在非视距环境下超宽带定位精度的提升。首先采集非视距环境下超宽带测距值,提取超宽带在非视距环境下的坐标序列,计算得到误差序列,然后通过反向传播神经网络建立误差改正模型预测得到标签的误差改正值,最后使用超宽带Kalman滤波定位模型进行超宽带定位,从而消除非视距环境对定位精度的影响。通过对比实验分析,本模型较多项式拟合模型超宽带测距精度提高46.8%,定位精度提高43.4%;较多面函数拟合模型超宽带测距精度提高28.2%,定位精度提高26.2%。实验结果表明,反向传播算法的神经网络对超宽带非视距定位模型的误差改正有很好的效果,对超宽带定位精度的改正效果显著。     

基于 GPS 和电子海图的落水人员搜救定位系统

现阶段我国的海上搜救工作仍然采用救生衣方式的被动求救和大面积搜索的模式,搜救效率较低.为了解决了这个问题,本文设计实现了基于全球定位系统(GPS)和电子海图的落水人员搜救定位系统.该系统将 GPS、地理信息系统(GIS)、数据库同步、无线传输技术有机结合,有效保障了落水人员的精确定位,为救援船舶及时追踪落水人员提供了可靠的依据     

星基量子定位导航系统的测距、定位与导航

基于量子定位导航系统原理,设计并分析了基于3颗卫星的星基量子定位导航系统的测距与定位过程,包括星地光链路的建立、量子纠缠光的发射与接收、到达时间差的获取、量子定位导航系统的测距,以及用户坐标的计算与导航,并对量子定位导航系统中的每个过程的实现进行了详细的阐述。     

利用集群内测距和对目标测向的协同定位方法

当多个飞行器间相对位置测量精度显著高于飞行器绝对定位精度时，在飞行器间增加相对测量，对各飞行器的定位测量协同处理，能提高绝对定位精度。本文针对集群飞行器对非合作目标不能测距而仅能测向的情况，通过在集群飞行器间引入相互测距，来提高集群飞行器自身和对非合作目标的定位精度。对于这种不完整相对测量情况，给出了能提高定位精度的协同定位求解方法，包括非线性静态优化估计和线性化后最小二乘估计方法。这种协同定位方案，不需要进行完整的相对位置测量，对测距和测向在群体相对测量中进行合理分解，降低了飞行器测量设备配置的要求。通过仿真验证了该方法的有效性。     

嫦娥三号着陆器统计定位精度分析

“嫦娥三号”将在月球放置着陆器,实现月面软着陆,因此,需要对着陆器进行精确定位.本文简述了月球着陆器的统计定位方法与协方差分析理论,分析了影响统计定位精度的主要误差源.基于现有测控条件,从跟踪弧段和测量数据组合2个方面,对“嫦娥三号”着陆器的定位精度进行了分析.针对短弧条件下单站测距数据定位不稳键的问题,提出了结合月面高程约束的定位方法.协方差分析结果表明：高程数据的使用可以实现单站30 min测距优于1 km的定位精度;当观测数据累积至3d时,单站测量与VLBI（Very Long Baseline Interferometry,甚长基线干涉测量）的不同组合可以实现同等量级、优于百m的定位精度;测量系统差是制约定位精度的主要因素,完全标校测量的系统偏差则能实现10 m左右的定位精度.     

基于半参数估计的智能手机WiFi RTT定位方法

近年来，以智能、智慧为特征的新经济社会形态不断涌现，依托智能手机实现低成本高精度泛在定位的需求日益迫切。总体上看，以卫星导航传感器为核心，融合异构化测距信号是实现高精度定位的主要手段。在简要分析了WiFi-RTT测距信号质量的基础上，定量分析了WiFi-RTT系统的误差特点，利用半参数方法构造了WiFi-RTT定位的观测模型和随机模型，并通过实测数据对该方法的精度和可靠性进行了验证。试验表明：WiFi-RTT定位在静态和动态条件下可实现精度优于0.4m和0.6m的定位。相关研究对于推动智能手机的高精度定位应用具有重要参考价值。     

Communications and radio determination system using twogeostationary satellites. I. System and experiments

We developed two types of hybrid terminals that can provide both satellite communication and position determination services in one system. One terminal uses the single channel per carrier (SCPC) technique and the other uses the spread spectrum (SS) technique. To evaluate the performance of the two systems, we carried out experiments in Japan and in the Pacific Ocean using two geostationary satellites, ETS-V (150°E) and Inmarsat (180°E). The ranging accuracy between the mobile terminals and the base station via the satellites was found to be about 200 m using the SCPC system and about 10 m using the SS system. The measured positioning accuracy was about 1 km in the SCPC system and about 600 m in the SS system when experiments were carried out near Japan. The experimental results show that the positioning errors were mainly caused by the orbital determination errors of the two satellites. Presented here are the configurations and features of the SCPC and SS terminals, the experimental system, and the experimental results     

Optimization of the ship's navigation and controlling system with results of sea trials

This paper considers the state-of-the-art information technologies applied to solve the automatic track-keeping problem of the ship on a preset system of straight tacks and on a preset route to the area of hydrographic survey. A navigation-and-controlling system aboard a hydrographic vessel GS-439 was used to provide the fulfillment of the task. The results of the sea trials of control problems are given. They have shown rather good accuracy of the ship track-keeping on a preset system of straight tacks and on a preset route as well as the efficiency of automatic ship passing to the first tack and passing over to the next tacks in surveying the seabed relief, using a multi-channel echo sounder     

基于TOF的UWB可移动基站快速自定位算法

针对运动场中超宽带(UWB)可移动基站的位置获取需要人工测量、定位不方便的问题,提出了基于飞行时间(TOF)的UWB可移动基站快速自定位方法.首先根据基站布局情况确定局部坐标系,建立基于UWB基站间相互测距信息的各基站坐标方程,采用最小二乘法对各基站的坐标进行解算,进而分析其定位误差.最后通过实验验证了算法的可行性和稳定性.实验结果表明,可移动基站平均定位精度在0.05m以内.相对于传统的人工测量方式,基站自定位可有效节省基站布设时间,减少工作量.     

基于足间距信息辅助的行人三维惯性定位算法

针对行人惯性导航系统误差随时间累积致使定位精度严重下降的问题,提出了一种基于足间距信息辅助的行人三维惯性定位算法。该算法在零速修正算法的基础上,利用足部安装的超声波测距模块实时测量行人双足相对距离,构建了基于超声测距的足间距约束模型,通过随机森林算法实现行人运动模式识别,并针对上下楼梯场景,利用台阶高度和足间距信息进行高度解算,最终实现行人三维惯性定位。在实际路线上开展了三维定位实验,数据显示,所提算法平面闭环误差为总路程的0.64%,与零速修正算法相比下降了55.56%,高度误差为0.06 m,与零速修正和气压计联合算法相比下降了64.70%,能够实现导航误差在总路程的0.50%以内的三维定位。实验结果表明,所提算法具有良好的工程应用价值。     

GPS based IPS for ERP vehicles

GPS is an innovative technique for an electronic road pricing (ERP) system. By using GPS technology, ERP systems will be extremely efficient and cost-effective. This paper describes the next generation of ERP in Singapore and proposes a GPS based multisensor positioning system for ERP vehicles. Multisensor fusion algorithms are presented for the integration system. The integrated positioning system (IPS) developed in this paper makes it possible to realize GPS based ERP with a simple composition and low cost     

Argos海洋浮标多普勒定位原理与方法

通过对海洋浮标进行定位,Argos系统在海洋科学方面得到较为广泛的应用。但Argos系统卫星过顶弧段甚短,加之信号发射周期较长,测量资料甚为稀疏,给海洋浮标的定位造成很不利的影响,容易出现矩阵奇异情况,造成定位失败。文章给出了有效的基于多普勒测量的用于数据收集发射平台的定位算法,并利用参考椭球面约束定位目标,从而改进定位算法,计算结果显示如果能有效的使用约束条件,可以使：①原先定位失败的情形成功解算;②原先定位成功的情形定位精度得到改进。文章还给出了针对海洋目标信标运动以及卫星星历误差等因素对定位结果造成的误差影响的统计分析。     

Performance evaluation of GPS augmentation using Quasi-Zenith Satellite System

The current global positioning system (GPS) provides limited availability and capability for a country like Japan where mountainous terrain and urban canyons do not allow a clear skyline to the horizon. At present, the Japanese Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) is under investigation through a cooperative effort between the government and the private sector. QZSS is considered a multi-function satellite system, as it is able to provide communication, broadcasting, and positioning services for mobile users in a specified region with a high elevation angle. The additional GPS compatible signals from QZSS can remarkably improve the availability, accuracy, and capability of GPS positioning. This work focuses on the performance of GPS augmentation using the proposed QZSS. The QZSS satellite constellation and signal structure are briefly reviewed. Positioning with pseudo-range and carrier phase are discussed. The performance of GPS augmentation using QZSS in the Asian-Pacific and Australian area is studied using software simulations. The results are presented using the number of visible satellites as a measure of availability, GDOP as a measure of accuracy, and ambiguity success rate as a measure of capability of carrier-phase-based positioning with spatial and temporal variations. The results show that the QZSS will improve not only the availability and accuracy of GPS positioning, but will also enhance the capability of the GPS carrier-phase-based positioning in Japan and neighboring regions.     

密林环境空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术

针对密林中卫星信号遮挡难以实现快速高精度定位的问题,提出了一种密林环境空地协同全球卫星导航系统/超宽带(GNSS/UWB)高精度定位方法。该方法综合考虑无人机平台在空旷环境快速运动与超宽带的强穿透性测量等特征,通过无人机携带GNSS/UWB集成化载荷,以移动单基站模拟多基站,配合密林中UWB标签组网测距,完成密林中UWB标签定位。对基站布设方案展开研究,为密林环境下空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术应用提供基站布设指导和依据,并且利用密林环境下实测测距实验+仿真定位实验对提出的方法进行验证。结果表明,所述方法可有效实现密林环境下的快速高精度定位,精度达到分米级,并且通过优选基站布设网型、范围及高度可有效提高定位精度,为密林环境下快速高精度定位方法提供了理论支撑。     

70kN载荷应变天平校准系统研制进展

研制了70kN量级的应变天平校准系统,以满足2m量级高速风洞测力试验天平的静态校准需求。70kN载荷应变天平校准系统基于传统的单元校准方法,采用四自由度复位式体轴系自动校准方案,加载力源为标准砝码,采用砝码独立控制技术的自动加载装置实现天平校准载荷的自动加载。砝码产生的重力通过双十字铰链施力定位装置和刚性加载头准确地传递到天平上,无间隙复位传动机构可以保证天平的精确复位。建成后的校准系统可满足20~70kN量程范围的杆式天平和环式天平等不同类型天平的校准需求。     

调压阀快速开关定位控制算法研究

介绍了针对某车载气动试验设备中配置的特种高压调压阀而开发的一种控制算法,目的是将调压阀用于快速开关定位控制与压力调节双重任务。配置有快速阀和调压阀的系统,对调节过渡时间有严格的要求。调压阀用于根据实际系统工艺的要求,改变调压阀后的压力,以跟踪系统气源压力的变化。快速阀用于快速接通系统工作介质。由于受车载空间限制,通过本方案的改造,可以使系统不需使用快速阀,减小系统空间的占用,适合车载系统等对空间要求苛刻的场所。笔者提出的调压阀快速开关控制算法,经过实际验证,证明方法可行,效果良好,满足实际的需要。     

GNSS广域差分改正数估计方法研究

随着我国北斗三号基本系统的正式运行，基于地面监测站的广域差分增强系统成为进一步提升卫星导航定位精度的手段之一。在码噪声多径误差修正（CNMC）的基础上，使用等效钟差方法实现GNSS卫星轨道与钟差误差的解耦，并依据卫星轨道运动的动力学特性，引入希尔差分方程描述卫星轨道误差变化，实现对轨道误差的实时卡尔曼滤波估计。基于GPS实测数据，对改正前后的用户等效测距误差（UERE）和定位精度进行了对比研究。实验结果表明，采用该方法，UERE标准差由改正前的0.456 m减小至0.227 m，降幅达到50.22%；整体水平定位误差（95%置信区间）由0.981 m减小至0.782 m，垂直定位误差（95%置信区间）由1.991 m减小至1.131 m，分别提升了20.29%和43.19%，差分改正效果明显。     

Use of MOBITEX wireless wide area networks as a solution toland-based positioning and navigation

The emergence of land-based positioning and navigation systems is the direct result of advancements in technologies relating to geographic information, wireless data communication, and navigation. The increasing demand for these systems has stimulated their rapid development. This paper identifies the wide variety of land-based positioning and navigation systems and classifies them into five groups. The basic system elements that are required in all land-based positioning and navigation systems are also discussed. A proposed system infrastructure that supports the five types of land-based positioning and navigation systems is described. The specific technologies integrated in this proposed infrastructure include the Global Positioning System (GPS), differential GPS, and the MOBITEX wireless wide area packet data networks. Real-time wireless mobile data communication is a key component of any land-based positioning and navigation system. Finally, the evaluation criteria necessary for field testing a pilot land-based positioning and navigation system are presented. This pilot system is used to determine the feasibility and effectiveness of the proposed system design     

星载全空间可见GPS接收系统定位精度分析及验证

针对低轨空间科学卫星在轨任意姿态无固定对天面造成的无法连续GPS(Global Positioning System,全球定位系统)定位的问题,在HXMT(Hard X-ray Modulation Telescope,硬X射线调制望远镜)卫星中提出了星载全空间可见的GPS接收系统,并指出了双天线多径干扰对定位精度的影响。建立模型,对双天线下主瓣直达信号和后瓣镜像干扰信号叠加合成的信号进行定位精度分析,结果表明,空间中83.3%以上的GPS卫星信号对该系统带来的定位误差影响不大于单天线的定位误差影响。通过半物理动态仿真验证以及外场试验进行验证,实际工程测试数据结果表明采用剔星策略后定位精度提高约13.4%。从而证明了星载全空间可见的GPS接收系统方案的正确性,并可广泛应用于工程实际。