三星时差定位系统的主要系统误差分析

为了对三星时差定位系统的定位误差进行标校,首先建立了定位误差与各种测量误差之间的定量关系,同时提出了将卫星位置测量误差等效为时差误差的分析方法,最终得出影响定位精度的主要系统误差是时差测量系统误差和副星相对位置系统误差,从而为三星时差定位标校系统的设计奠定了基础。     

旋转式SINS的自标校技术研究

惯性器件常值及慢变误差是影响捷联惯导系统精度的主要因素之一,所以在捷联惯导系统出厂前需要对常值及慢变误差参数进行标定。但这些误差参数会随时间发生变化,对于高精度捷联惯导系统,每次启动后需要对惯性器件的误差参数进行重新标校。针对光纤惯导系统,建立了IMU误差模型,并根据提出的旋转式捷联惯导系统自标校转位方案原则设计出了一种8位置自标校方案,对惯性器件标定参数进行激励和辨识,并建立了Kalman滤波状态方程及量测方程,对惯导系统误差参数进行在线标定。实验结果表明,该方案对其惯性器件误差参数能进行准确估计,具有一定的参考价值。     

基于地月L2点中继星的月球背面目标定位误差分析

针对用于实现月背定位的地月L2点中继星研究对L2点定位误差分析的需求,首先建立了基于地月L2点的单星、双星、三星无源以及三星有源这四种定位体制的数学模型,然后在月固坐标系下,针对定轨误差和星间时钟误差这两种误差来源,计算了四种定位体制下的定位误差。以星历数据为基础进行了仿真,分别定量评估了四种定位模式的定轨误差和星间时钟误差对着陆器定位精度造成的影响。结果表明,上述四种定位体制的定位误差都随着定轨误差的增加而增加,且三星有源定位精度最优。此外三星无源的定位精度会受到星间时钟误差的影响。     

一种联合估计的有源校正高精度测向算法

针对存在系统误差的阵列模型,提出了一种有源标校下的联合估计测向算法。该算法把误差矩阵估计转化为误差系数估计,并采用到达角精确已知的源信号进行标校,在此基础上使用最小二乘法联合估计幅相不一致误差系数和互耦误差系数,最后使用结合误差矩阵的MUSIC算法测量信号的到达角。仿真表明,该算法仅需要3个标校源,其精度相比于无阵列误差情况下降0.05°,具有较好的工程可实现性。     

三星时差定位系统四站标校的布站方式研究

三星时差定位系统的四站标校方法可以在较大范围内提高定位精度,针对四站标校中不同的标校站布站方式会有不同标校效果的问题,分析了4个标校站的构型,站间基线长度以及卫星与标校站的空间位置关系对标校效果的影响。确定了四站标校的优选构型,四站标校效果随着标校站之间基线长度变大而变好,随着中心标校站距星下点的距离增大,两者之间连线方向的区域标校效果明显。该研究为四站标校方法的应用提供了技术支持。     

跟踪测量数据系统误差残差的影响分析

重点考虑外测设备单站跟踪下系统误差残差对弹道计算结果的影响，进行了系统误差残差建模、误差残差的定性分析和定量计算，所得结论对外测数据事后处理以及测量设备标校、弹道精度分析与评估以及制导误差分离等工作有参考价值。     

SINS/DVL水下组合导航系统的误差分析与改进技术

探讨了一种适用于SINS/DVL组合导航系统的滤波原理,通过分别建立捷联惯导系统误差模型和多普勒误差模型,利用间接卡尔曼滤波原理和反馈校正法,对系统进行仿真与分析,由惯性器件的误差方差通过导航系统的误差模型得出导航参数的误差方差,结果表明,该组合导航系统的定位精度要远远高于单纯捷联惯导系统。同时,针对SINS/DVL组合导航系统工作特点及特定情况下AUV的定位精度要求,提出了一种GPS辅助SINS/DVL组合导航系统导航定位的方案。     

舰载多雷达静态零位统标方法

介绍了一种舰载多雷达静态零位标校时提高标校效率和标校精度的新方法,探讨了方位标的选取原则,给出了标校的数学模型和基于CCD激光经纬仪进行真值测量的标校方法,对模型引起的真值误差进行了估算,并通过一个实例对研究结论进行了验证。     

一种单传感器实时系统误差配准算法

针对运动单传感器系统误差配准问题进行了研究,提出了一种基于位置未知固定目标的单传感器实时系统误差配准算法。算法利用传感器对固定目标的两时刻量测值,构建包含传感器系统误差的等效系统状态及其状态方程与量测方程,并基于扩展卡尔曼滤波技术实现了利用位置未知的固定目标对传感器系统误差的实时精确滤波估计。蒙特卡洛仿真结果验证了算法的有效性,具有对系统误差的稳定估计性能、快速的滤波收敛能力、较高的系统误差配准精度以及较强的工程实用性。     

船载USB角误差解调特性海上标校技术研究

对船载USB的海上标校方法进行了研讨,首先分析了USB角误差解调特性变化原因、标校需求及原有标校方法优缺点,然后介绍了已经应用的新标校方法——同步卫星辅助法,最后提出了无外在目标配合标校新方法,并进行了可行性分析及应用讨论。     

基于圆形轨道的卫星位置递推方法

卫星无源定位系统对目标进行定位时,用于定位的卫星位置与时差或相位差等信息可能不同步,无法进行定位,需要把定位信息统一到同一时刻。针对这一问题,提出了基于圆形轨道的卫星位置递推方法,把卫星位置信息同其它信息统一到同一时刻,然后进行定位。该方法比常用的直线轨道递推方法误差更小,准确度更高,对提高定位精度具有较大应用价值。     

Solution and performance analysis of geolocation by TDOA

One method of geolocation is based on measuring the time difference of arrivals (TDOAs) of a signal received by three or four geostationary satellites. The received signals are cross-correlated to determine the TDOAs and a set of nonlinear equations are solved to produce the location estimate. An exact solution for the transmitter position is derived for the three or four receiver cases. Extension of the solution method to more receivers is straightforward. An analysis of the performance of the system is given, together with expressions for predicting the localization mean-square errors (MSEs) and bias, and the Cramer-Rao bound. Both precision in TDOA measurements and the relative geometry between receivers and transmitter affect the localization accuracy. The geometric factors act as multipliers to the TDOA variance in the bias and MSE formulae. A study of the dependency of the geometric factors on transmitter position and satellite spacings are provided, as well as simulation results     

Sensitivity analysis of dual-satellite geolocation

An analytic solution is presented for the linearized estimation problem arising from the dual-satellite geolocation of the source of a narrowband signal using time- and frequency-difference-of-arrival (TDOA and FDOA, respectively) observations and an altitude constraint. This solution is used to analyze the covariance matrix of the resultant source location estimate, along with the sensitivity of its mean to errors in the presumed source altitude and velocity, and the measured or predicted positions and velocities of the satellites. Following the practice of differential Global Positioning System, the technique of differential calibration is used to reduce or eliminate various sources of solution bias which would otherwise require tight, and consequently expensive, individual calibration     

一种基于概率的双星无源定位算法

针对双星无源定位系统采用时差、频差对地面固定辐射源进行无源定位的问题,提出了一种基于概率的双星无源定位算法。通过公式推导,将复杂的定位方程组化简为简单的二元一次方程组。在介绍定位原理的基础上对该算法进行仿真,通过仿真,分析了定位误差与时差测量精度、频差测量精度的关系。     

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     

面向飞机装配的机器人定位误差和残差补偿

工业机器人由于其高柔性和低成本而被越来越多地应用到飞机自动钻铆系统中,使用精度补偿有效地提高机器人的绝对定位精度是保证产品质量的关键,为进一步提高机器人末端定位精度,提出了基于误差相似度的残差补偿方法。首先使用基于运动学参数标定的方法辨识出机器人的几何参数误差,再利用基于误差相似度的方法对残余误差进行估计,实现对机器人的误差和残差的补偿。以工业机器人KUKA KR-30 HA为对象所进行的试验验证表明,机器人的绝对定位精度平均值由补偿前的0.879mm经过定位误差补偿后提高到0.194mm,经过残差补偿后进一步提高到0.141mm,经过定位误差和残差补偿后的机器人最大误差由1.492mm降低为0.296mm,最大绝对定位精度误差降低了80.16%。该方法能有效地补偿参数辨识后遗留的残差,进一步提高机器人的定位精度。     

基于声震探测技术的靶场炸点坐标测量误差分析

针对靶场试验时需要精确确定弹丸落点（终点）坐标的问题,提出一种声震波联合定位方法,该方法具有监控范围大、不受自然条件影响、能发现未爆弹、性价比高、反应快等特点。该方法按照一定的阵形布设传感器,依据弹丸爆炸时产生的声波（或是未爆弹落地产生的震动波）到达各传感器的时间差,采用TDOA（TimeDifferenceofArrival,到达时间差）方法对弹丸落点坐标进行计算。具体阐述了TDOA方法的定位原理,并给出了整个测量系统的组成,简要叙述了整个测量系统的部署方案;采用GDOP（GeometricalDilutionofPrecision,几何稀释精度因子）方法分析了定位误差的主要影响因素,并对各种影响因素带来的误差量进行了详细分析与计算;最后采用本文设计的测量系统针对大口径火炮弹丸终点坐标的测量在靶场进行了试验,试验结果与理论分析的误差较一致,定位精度满足测量的要求。该方法满足靶场快速测量的要求。     

改进的Chan-粒子滤波算法超宽带室内三维定位

针对超宽带室内定位时容易受到非视距误差的影响,导致定位精度大大下降,甚至无法准确定位的问题,提出了一种融合粒子滤波的改进Chan定位新方法。首先,在Chan定位方法中引入模拟退火算法,对到达时间差(TDOA)算法的测量值进行优化,获得初步定位的最优解;然后,采用粒子滤波对测量值进行再次优化,粒子重采样后得到的中心位置即为目标节点的精确位置。仿真和实验结果均表明,该算法能有效提高在非视距环境下超宽带室内定位的精度,较好地消除非视距误差的干扰。     

Quick position determination using 1 or 2 LEO satellites

We describe an approach for a medium accuracy position determination of a user terminal (UT) on the Earth surface, using one or two low Earth orbit (LEO) satellites. The positioning approach is intended to meet the requirements of a worldwide personal communications system using LEO satellites. The basic two requirements are: (1) immediate positioning, and (2) horizontal position accuracy of the order of 10 km. Those requirements stem from the need of the system to know the user's approximate location before it connects his call. The approach makes use of the two-way communication with the UT, which can receive, transmit, and make its own measurements. Delay and Doppler measurements are used in order to enable instantaneous positioning with one satellite, and in order to achieve unambiguous positioning with two satellites. A simplified Globalstar satellite constellation and the expected Globalstar delay and frequency measurement accuracy are used to demonstrate the concept and to evaluate its performances