移动网络定位研究进展

定位构建人与万物和网络之间的时空桥梁,具有巨大的经济和社会价值。移动网络具有大带宽、多天线、高覆盖率等特点,在定位领域具备独特的优势,尤其在卫星信号覆盖不足的区域或多径丰富的场景,可以对卫星定位系统提供重要的补充,实现高精度、高可用性定位。从基于非参数估计和参数估计的移动网络定位关键技术、移动网络定位面临的技术挑战和移动网络定位相关标准等几个方面综述了移动网络定位的研究进展,并对移动网络定位技术趋势给出了展望。     

北斗卫星导航系统在亚太地区的服务性能评估

北斗卫星导航系统是我国自主研发的导航系统,本文采用精度衰减因子评估了北斗在亚太及周边区域的覆盖性能,导航用户利用该指标可以宏观地了解定位精度,收集了MGEX(Multi-GNSS Experiment)实测的数据进行了伪距单点定位精度评估,从而对北斗卫星导航系统在亚太地区的定位性能进行了整体评估,研究方法和思路可以用于北斗全球系统建设,给出服务性能的相关指标。     

空间柔性充气结构分布式光纤裂纹损伤监测方法

空间柔性充气结构作为一种航天器基本组成单元,在气闸舱、空间居住舱等领域受到越来越多关注。针对此类结构损伤状态的智能辨识,对于目前正在开展的深空与星际探测具有重要意义。为此,本文提出了一种基于分布式光纤传感器的空间充气结构裂纹损伤实时监测技术。借助ANSYS有限元分析方法,数值模拟得到含裂纹损伤的充气结构模型在不同内压载荷作用下的应变响应与分布规律。在此基础上,通过由芳纶编织而成的柔性充气结构表面布置分布式光纤光栅传感网络,实时采集不同位置与程度损伤对应的表面应变分布与变化信息。提取能够表征结构裂纹特征的辨识参量,建立光纤传感器应变响应差值与裂纹损伤长度之间的关系模型,实现裂纹损伤区域定位与损伤长度识别。研究结果表明,本文所提方法具有非视觉测量、实时性好以及多种功能复用等优点,能够为未来空间柔性充气结构服役状态辨识与在轨快速维护提供技术支撑。     

GNSS卫星钟差估计与结果分析

探讨了GNSS卫星钟差估计的基本原理、处理方法及数据处理中的一些关键技术,利用全球56个IGS跟踪站的观测数据进行钟差估计,比较分析了钟差产品的精度与定位性能。以GPS系统解算结果为例,其钟差产品与IGS最终精密卫星钟差符合较好,精度优于0.04ns(约0.012m),多系统钟差解算结果互差优于亚纳秒级。基于钟差产品进行精密单点定位解算试验,试验结果表明,在定位收敛之后,静态PPP在东、北、天3个方向上精度为0.0582m、0.0466m、0.1188m;动态PPP在东、北、天3个方向上精度为0.0671m、0.0640m、0.3200m。定位结果与IGS最终精密钟差解算结果符合较好,表明两者之间差异较小,进一步验证了解算得到的卫星钟差产品的定位性能。     

一种可补充和验证GNSS的低轨PNT系统设计

提出了一种以星上有效载荷的形式搭载在低轨综合卫星平台上的PNT服务系统，可作为GNSS系统的补充、备份和验证手段。本文总结了低轨卫星PNT服务的发展现状，提出了该低轨PNT服务系统的设计方案和总体架构，分析了系统的工作原理、服务性能以及对GNSS系统的可补充和验证性。最后给出了系统建设需要研究的几项关键技术，初步论证了该PNT系统的可行性和技术可实现性。     

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。     

一种适用于跑步状态的惯性/零速/GPS室内外无缝组合导航定位方法

目前，行人导航定位技术已经深入社会的众多领域，受到诸多学者的广泛关注。针对行人跑步状态，研究了一种惯性/零速/GPS室内外无缝组合导航定位方法。首先提出了可靠的、适用于行人跑步零速检测的方法，有效提高了在行人跑步状态下的零速检测的准确性。针对GPS信号容易受到高楼、高架等环境的干扰及在室内容易完全丢失的特点，提出了基于BP神经网络的GPS可用信号筛选方法，提高了GPS信息的可靠性与精准性。在此基础上，研究了基于可变量测的Kalman滤波器，实现了惯性/零速/GPS信息的有效融合，显著提高了在行人跑步状态下的导航定位精度。试验结果表明，所提出的这种适用于跑步状态的惯性/零速/GPS室内外无缝组合导航定位方法的平均定位误差可减小到行人跑步总里程的1%以内。     

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。