基于5G的通导融合位置认证系统性能分析

随着无人化智能移动装备在工业、交通等安全敏感领域的普及应用,民用导航定位系统中的定位安全问题日益突出。位置认证是对终端的物理位置声明进行认证的过程,是导航定位安全技术的重要组成部分。基于第五代(5G)移动通信网络的通导融合位置认证系统具有覆盖范围广、认证精度高、用户容量大、建设运维成本低等多重优势。本文首先介绍了多基站位置认证系统的检测判决原理,提出了漏检平均距离的定义作为位置认证系统精度的量化评价指标。在此基础上,通过数值仿真分析了信号带宽、基站同步误差、信噪比对位置认证系统精度的影响,并利用5G信道模型评估了典型场景下的位置认证系统的性能。结果表明,在具备3个以上的视距基站时,基于5G的通导融合位置认证系统可以实现米级的位置认证精度。     

北斗三号系统PPP-B2b信号定位服务模型及性能分析

给出了PPP-B2b信号定位的观测模型和随机模型，详细阐述了PPP-B2b增强改正模型和参数估计模型，并进行了静态和动态定位实验。结果表明：对于单系统，在30min的收敛时间内，北斗三号定位精度可以达到水平0.118m（静态）、0.176m（动态），高程0.208m（静态）、0.423m（动态）以内，GPS定位精度可以达到水平0.113m（静态）、0.163m（动态），高程0.206m（静态）、0.377m（动态）以内；对于北斗三号/GPS双系统，在20min的收敛时间内，定位精度可以达到水平0.092m（静态）、0.122m（动态），高程0.158m（静态）、0.312m（动态）以内。无论是收敛性还是定位精度，均能满足北斗三号精密单点定位服务指标的要求。     

一种低轨卫星高灵敏度辅助定位服务系统

本文针对全球导航卫星系统(GNSS)接收机低信噪比环境下的快速定位需求，在充分分析扩频信号相干积分关键影响要素的基础上，设计了一种低轨卫星高灵敏度辅助定位服务系统。针对空间段信号发射机低相噪信号生成技术所需的参考源、时钟树给出了详细设计及指标分析，通过发射信号误差向量幅度EVM对比测试，所设计的发射信号(EVM)指标可控制在优于1.19%。针对系统服务能力进行了星地一体化性能测试，实验结果表明，该系统可有效实现终端在灵敏度提升12 dB前提下有效定位且辅助定位时间优于3.5分钟。     

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。     

高轨导航接收机的时钟辅助定位算法

针对高轨卫星导航接收机接收信号弱、可用卫星少及定位精度差的问题,提出利用恒温晶振的频率稳定性抑制观测噪声,进一步改善定位精度的时钟辅助定位算法。通过区分星历星钟误差和用户测距误差在本算法中的不同传递路径,在理论上给出了算法的定位精度与星座几何构形之间的关系,并指出本算法在高轨场景下具有显著的精度优势,在低轨和地面场景下没有精度优势。仿真试验证实了算法的有效性,在典型的高轨场景下,本算法的单点定位误差仅是标准算法的1/10。     

基于惯性导航/无线传感器网络组合的采煤机定位方法研究

采煤机是井下综采工作面的重要设备，采煤机精确定位技术是煤矿生产装备自动化的关键技术之一。为了实现高精度定位满足井下综采自动化作业需求，提出了基于惯性导航/无线传感器网络组合的采煤机定位方法。采用锚节点安置于液压支架上，移动节点与惯导固定安装于采煤机上的配置方案，利用位置已知的锚节点测距信息估计和修正惯导误差，同时实施对安置于推进过程中的液压支架上锚节点（未知节点）位置信息的实时校准，从而达到采煤机高精度定位、无线传感器网络节点动态自动调节的目的。通过试验对所提方法的有效性进行了验证，结果表明，所釆用方法对釆煤机轨迹具有良好跟踪性能，水平定位误差不超过1.57 cm/h。     

智能反射面定位发展现状及其在非视距定位中的应用

在未来的通信网络中，复杂的信道环境是制约定位性能的主要因素之一。智能反射面是近年提出的一种具有特殊电磁特性的人工二维表面，可以控制电磁波的吸收、反射与折射特性，从而实现对信道的调控，具有广阔的应用前景。首先介绍了该技术的发展现状，从智能反射面的电磁特性及其在通信定位中的应用等方面归纳分析了其现阶段的研究成果，然后针对非视距应用提出了一种基于智能反射面的定位方法。通过仿真验证了该方法的有效性，在不同的发射功率下均实现了定位误差降低50%以上，并且提高了定位鲁棒性，实现了对波束盲区的覆盖。最后，从新型定位场景、通信技术结合、资源分配和人工智能应用４个角度，对智能反射面定位技术的研究进行了展望。     

顾及空间分布和NLOS的UWB室内可信定位方法

针对现行室内可信定位存在的三维定位精度低与结果可信度难以定量评估的难点，提出了一种可信超宽带（UWB）室内定位模型。该方法采用无迹卡尔曼滤波和IGG-III抗差理论模型，解决了UWB定位中的非线性化和非视距误差问题；同时，为提高该方法定位结果的可信度，进一步构建了一种兼顾UWB基站空间分布和非视距误差的可信精度评估模型。与现有模型相比，提出的方案可有效实现基于UWB的室内高精度可信定位。仿真和实测数据结果表明：1）与传统最小二乘结果相比，该方法可提高30%~40%的UWB定位精度；2）引入IGG-III抗差模型可提高11%的定位精度；3）非线性化误差对UWB定位精度的影响不尽相同，约为22%~50%；4）提出的可信度评估模型可实时准确评估UWB定位精度。     

地图辅助行人航迹推算技术的室内定位方法

针对目前室内定位技术中位置漂移、定位结果偏差较大的问题,提出了一种融合行人航迹推算(PDR)、地标匹配修正和地图辅助的室内行人定位方法.该方法利用基于惯性传感器的PDR技术计算行人位置信息,利用行走过程中的传感器读数特征识别室内特定地标点,与地标库数据进行匹配后,修正PDR轨迹产生的累积误差.室内地图辅助主要是通过判断行人是否位于走廊等区域,限制轨迹穿墙,约束PDR定位轨迹.实验结果表明,融合定位算法得到的轨迹优于纯惯性递推算法得到的轨迹,更加接近真实的行走轨迹,定位精度提高了51.2％,平均定位误差降至1.8m,满足室内定位需求.     

城市建筑室内外无缝应急救援定位技术

应急救援定位技术的发展关系到救援人员和受害人员的生命安全。首先，对应急定位与普适定位进行了对比，总结了应急定位的主要特征，阐述了应急定位系统的精度、连续性等技术指标。之后，分析了不同传感器在应急场景下的可用性，对相应传感器在应急定位领域中的融合和应用进行了综述。最后，围绕坐标基准、知识图谱、多源协同、智能控制四项关键技术架构室内外无缝应急救援定位系统，总结了构建流程。其中，坐标基准将室内和室外、相对定位和绝对定位统一，而知识图谱综合权威发布信息和灾害场景信息进行决策，不仅可以辅助多源融合中传感器的选择、传感器无缝切换以及故障传感器隔离，还能协调智能控制中救援设备的调度、救援设备之间和救援设备与人员之间的协同定位。