星载蓝绿激光用于水下导航定位的方法探讨

基于蓝绿激光具有良好透水性以及水下通信可行性基础上,文章提出了一种星载蓝绿激光用于水下定位的方法。设计一个由3颗低轨卫星组成的星座,实现航行器的水下导航定位,并对其定位原理和方法进行了详细说明,分解并分析了影响蓝绿激光水下伪距测量的主要误差源。通过仿真分析表明:3颗星载蓝绿激光卫星可在一个回归周期内同时6次指向指定区域进行观测,在每次卫星过顶时实现最佳目标定位精度。结合各项主要误差影响因素估算出:利用3颗低轨卫星同时采用蓝绿激光水下目标测量,可实现水下航行器定位精度优于百米量级。     

基于低轨稀疏星座的蓝绿激光对潜定位研究

潜艇只在必要时刻才浮出水面，对实时通信和导航定位造成极大制约。蓝绿激光具有深水穿透性高、衰减系数低等优势，已在机载和星载平台对潜艇通信中得到验证。借鉴GNSS导航信号产生原理，结合蓝绿激光通信测距一体化与低轨卫星自身精密定轨，提出了基于蓝绿激光通信的低轨卫星对潜定位算法。通过在激光通信中增加载波相位调制，实现潜艇激光接收器的伪距测量，联合其高程测量信息实现水下定位。以一带一路海域，特别是中国南海区域为服务对象，优化星座参数设计了3颗卫星组成的低轨稀疏星座。潜艇在星座覆盖区域内保持静态，间隔1~3min完成至少两次通信测距和导航电文接收，联合两组观测数据、精密星历及高程测量信息进行定位解算。仿真结果显示，在卫星过境期间，考虑卫星定轨精度，激光在空气、水下传播误差等因素，潜艇可在水下实现X、Z方向定位误差优于100m，Y方向误差约100~150m的高精度定位，对提升潜艇的战场作战能力具有意义。     

无人机动态校准系统研究

针对无人机使用维护特点和计量保障需求，研究提出了无人机动态校准系统的设计方案，该系统包括电磁环境模拟、无线电信号测量和校准数据处理等3个分系统。利用该动态校准系统，可以实现无人机全系统校准，精准掌控无人机系统级技术状态，确保无人机执行任务能力保持。     

圆弧端齿联轴器定位机理研究

为了获得圆弧端齿联轴器定位精度设计和评估方法，对圆弧端齿联轴器定位机理进行了理论研究。阐述了圆弧端齿联轴器采用的弹性平均定位法及其定位原理，分析了常见的弹性平均结构设计误区，指出了影响弹性平均定位效果的关键因素。通过对圆弧端齿齿面受力分析，揭示了齿面结构参数对定心效果的影响机理，提出了齿面结构参数满足定心要求的必要条件，并根据圆弧端齿联轴器结构特点，构建了定位结构超静定系统力学模型。利用超静定系统平衡方程，结合变形协调条件，推导了圆弧端齿联轴器轴向偏差和同心偏差计算方法，并给出了定位偏差计算算例。结果表明，装配力和弹性补偿是弹性平均定位的关键要素，定位结构应保证接触面在装配力的作用下可以产生有效弹性补偿；联轴器轴向偏差和同心偏差受单齿刚度影响，随着刚度弱化的相邻齿数增加，轴向偏差变化率有逐渐增大趋势。     

高低轨双星时频模糊雷达信号的频差估计算法

针对高低轨双星定位系统中，雷达信号定位参数估计结果同时存在时差与频差模糊的问题，分析了相参脉冲串信号的模糊特性；利用粗略配对的脉冲串获得到达时间差序列，避免了对时域高度密集的脉冲进行配对的难题；在此基础上，提出了对时差序列进行中心差分计算频差粗估值实现频差模糊消除的方法；推导得出了频差粗值误差随着辐射源载频的增加、脉冲到达时间测量误差的增大、时差差分间隔的减小而增大的结论。仿真结果表明，频差粗值误差与理论值一致；通过设置合理的差分间隔，得到无模糊的频差粗值以后，频差精估精度逼近CRLB。新算法便于工程实现，对长基线定位系统中雷达信号的频差估计具有一定参考价值。     

一种基于语音交互与Web的智能导盲杖

针对盲人在错综复杂的交通道路上出行越来越困难,而导盲犬也越来越不适应现在交通方式的现状,本作品设计为盲人提供行走时,遇到障碍物和台阶提前语音提醒的预警系统。该作品以STM32作为核心处理器、具有语音播报、GPS坐标定位、GSM短信发送、超声波避障、摔倒提醒等功能,并结合GPS对盲人进行位置追踪。通过GPS模块,获取当前经纬度信息,通过GSM模块实时发送短信,并结合Web,在手机上进行位置追踪,起到紧急求救和快速救助的作用。通过MPU6050获取姿态数据,对智能导盲杖的平衡状态进行判断,并结合语音模块进行摔倒提醒。     

基于多约束因子图优化的无人车定位与建图方法

针对目前在特定场景下应用的低速无人车定位系统极度依赖全球导航卫星系统（GNSS），存在定位精度不高、漂移误差大、受环境影响严重等问题，提出一种低成本、高精度的无人车定位与建图方法。该方法基于三维激光定位与建图（SLAM）技术。首先，使用点云主成分分析（PCA）实现基于特征匹配的激光里程计；其次，将GNSS位置信息、点云分割聚类得到的地平面和点云聚类特征作为位姿约束分别加入图优化框架，消除激光里程计的累积误差；最后，得到最优位姿和大规模场景的点云地图，以实现无人车的自主定位导航。利用包含大型户外城市街道环境的KITTI数据集对所提出的SLAM算法进行了评估，结果表明:系统在3km运动距离情况下定位偏差可控制在1.5 m以下，在局部精度和全局一致性方面均优于其他里程计系统，为无人车的定位提供了新思路。      

应用iGMAS超快速星历的实时精密单点定位研究

中国主导建设的国际GNSS监测评估系统（iGMAS）相比国际上比较成熟的IGS系统在产品精度等方面存在差别，目前实时精密单点定位应用多采用IGS实时、近实时产品。为改变这一现状，针对iGMAS产品特性以及实时精密单点定位对超快速精密星历的需求，对iGMAS超快速星历的精度和稳定性方面进行评估，设计了iGMAS产品实时/事后下载应用程序，开展了基于iGMAS超快速星历的实时精密单点定位研究，并结合NovAtel OEM617双频接收机进行了GPS实时精密单点定位试验。实验结果表明，在连续观测23min后定位误差即可收敛到分米级，较接收机原始定位精度高一个量级，且稳定性好，最终在E/N/U方向定位误差均方根分别为7.2cm、6.4cm、15.2cm，与应用IGS超快速星历实时PPP试验取得相近的结果。研究实现了iGMAS数据获取、评估和实时PPP应用的一整套方案，验证了iGMAS超快速产品的性能，对推进iGMAS产品的应用提供了借鉴。