利用二星TDOA和FDOA测量及辅助高度信息对地面目标的定位算法及精度分析

卫星探测定位系统对地面辐射源目标定位时,一般利用TDOA(到达时间差)测量,而当辐射源与卫星之间存在相对运动时,也可以测量FDOA(到达频率差).当辐射源的高程已知时,可以利用WGS-84地球椭圆模型作为精确定位模型.据此提出了利用两颗低轨卫星的TDOA及FDOA测量对地面辐射源定位算法,并对定位的算法进行深入的研究,同时推导了定位误差的分布模型.      

多星分布式无源相干定位方法

针对方向性辐射源信号主瓣波束窄测向定位精度不足的问题,提出多星分布式无源相干定位方法。首先,根据参考星接收到的主瓣强信号对辐射源位置进行粗定位,并根据粗定位信息对频移进行补偿;随后,将参考星信号分发至临近卫星,在粗定位范围内对相干星接收到的旁瓣弱信号进行互相关搜索,解算时差信息;然后,采用多星时差定位体制估计辐射源精确位置;最后对提出算法进行了Cramer-Rao下界分析,并通过仿真实验对算法进行验证。仿真结果表明,算法在弱信号信噪比(SNR在-40～0 dB)的情况下,定位误差能够快速逼近Cramer-Rao下界,并且能够有效提高辐射源的定位精度。     

双星定位系统的定位计算和数字地图

提出了一种沿地图上等高线分段截取数据,建立数字地图的方法。规定了数字地图分区存放的数据结构。对应这种数字地图提出了双星定位计算的方法,以北京南郊400km~2范围作数字地图进行定位计算,结果表明定位算法简单快捷,数字地图有效并可节约存贮空间。     

空间辐射源探测中的时差定位和偏度误差估计

假定用交叉式双线布置的地面探测阵测估空间辐射源信号波传到地面各测站的时差。本文给出了由这种时差计算空间辐射源距离、方位的理论公式以及空间辐射源在地面惯性坐标系中的各种位置表达式。最后给出了空间辐射源定位偏度误差的解析公式。      

基于北斗双星的被动定位算法研究

针对我国现有北斗双星定位系统主动定位存在的问题,提出了一种被动定位算法.该算法根据两颗同步卫星、用户配备的原子钟、高程设备等获得卫星到用户的时间及高程信息,首先将北斗系统的工作区域划分为若干网格,定义了费用函数.然后计算各网格的费用,将具有最小费用的网格及邻域作为下一次搜索的区域,再将该子区域进一步网格化后计算费用函数,经过多次迭代后就可将当前搜索的网格中心作为用户所在位置.最后用电子地图对三维搜索算法可行性进行了仿真,仿真考虑了网格划分方法和电离层误差对结果的影响.结果表明,该算法运算速度快,并且具有较高的定位精度,对现有北斗双星主动定位系统是一种可行的改进算法.      

基于压缩感知的近距离电磁辐射源定位方法

提出了一种近距离电磁辐射源定位方法,针对常规多通道阵列系统复杂、硬件成本高、体积大等弊端,提出单天线单通道运动虚拟阵列系统,实现近场定位功能。在此基础上,提出利用辐射源在被测区域空间位置上的稀疏性,采用不驻停运动采样,并结合压缩感知算法,用较少的采样数据重构计算得到辐射源数量与位置。在保证定位精度的前提下减少了采样数据量,并消除了阵元多次采样的时间延迟可能造成的误差影响。经过仿真验证了方法的可行性后,设计了用于实际测试的系统并进行实验,取得了良好的效果。     

基于卷积盲分离的强干扰下通信信号分离算法

针对目前通信辐射源个体识别算法在实际试验中由于各类干扰信号和多径衰落导致识别率较低的问题,提出一种用于识别算法前端的信号分离算法,可有效地减少其他电磁信号对于识别算法输入信号的影响,从而提高在复杂电磁环境中通信辐射源个体识别的正确识别率。该算法将灾变策略和搜索状态的自适应引入量子粒子群算法,通过对混合信号的联合对角化从截获的观测信号中提取出目标通信辐射源的有用信号。为了更加系统、直观地衡量算法的分离效果,提出分离熵来量化算法的整体性能。仿真结果表明,该分离算法可以把目标通信辐射源的有用信号从复杂电磁环境中提取出来,从而提高通信辐射源个体识别在复杂电磁环境中的正确识别率,具有较好的可行性和有效性。     

基于岭回归的红外协同定位优化算法

针对双机协同定位误差较大问题,首先,在球坐标与直角坐标相结合的基础上,建立双机协同定位的数学模型,并通过对数学模型的分析得出双机距离较近时定位误差大的原因。其次,利用岭回归算法求解出定位精度较高的两组测量子集的目标位置估计值和定位误差协方差矩阵。最后,利用加权最小二乘算法对两组测量子集进行融合定位,推导出协同定位优化算法。仿真分析表明,该算法能显著改善了整个探测区域内的定位精度,并且在双机相距较近时也能保持高的定位精度。      

星载三通道SAR/DPCA误差分析与动目标定位方法

针对一发三收模式下星载SAR-GMTI系统利用相位中心偏置天线（DPCA）方法进行杂波抑制时,系统误差和平台运动误差引起的杂波残留问题,提出了一种基于误差补偿的运动目标检测和定位新方法。分析了误差存在的原因,并以消除剩余杂波为目的详细推导出了相应的补偿因子,在此基础上对经过误差补偿后的数据采用DPCA方法进行杂波抑制,最后通过相位干涉处理进行动目标定位。仿真结果验证了算法的有效性。     

一种多帧相关滤波的星敏感器像素非均匀性误差校正方法

为了进一步提升星敏感器的星点定位精度,分析星敏感器的像素误差来源和形成机理,提出一种多帧相关滤波的像素非均匀性误差校正方法.根据星图中星点的位置确定质心定位域和局部校正域,利用当前帧星图信息和前一帧的局部校正域信息预测当前帧的校正域,满足校正条件后采用差分法校正质心定位域.实验结果表明,本文方法能够较好地预测星图的非均匀性噪声,提升星点定位精度,具有较好的鲁棒性.     

基于多源影像的探测器月面着陆点定位与精度验证

探测器月面着陆点高精度定位是探测器着陆的重要技术环节,也是地外天体探测器开展各项工作的重要前提.本文基于多源图像数据,利用图像特征匹配和多重覆盖影像定位技术,设计了探测器月面着陆点高精度定位方法,并使用嫦娥三号任务相关影像进行了定位实验与精度验证.在高精度图像匹配和几何变换的基础上,降落相机序列影像间的匹配精度达到子像素,LRO NAC影像与中分辨率降落图像的匹配精度优于1pixel,最终解算的嫦娥三号探测器着陆点坐标为（44.1196°N,19.5148°W）.本文方法综合利用了多源图像数据,不完全依靠着陆区DOM底图的制图精度,是对影像与DOM底图配准定位结果的进一步精化,在未来的月球着陆探测任务中具有应用价值.      

Autonomous satellite navigation using starlight refraction angle measurements

An on-board autonomous navigation capability is required to reduce the operation costs and enhance the navigation performance of future satellites. Autonomous navigation by stellar refraction is a type of autonomous celestial navigation method that uses high-accuracy star sensors instead of Earth sensors to provide information regarding Earth’s horizon. In previous studies, the refraction apparent height has typically been used for such navigation. However, the apparent height cannot be measured directly by a star sensor and can only be calculated by the refraction angle and an atmospheric refraction model. Therefore, additional errors are introduced by the uncertainty and nonlinearity of atmospheric refraction models, which result in reduced navigation accuracy and reliability. A new navigation method based on the direct measurement of the refraction angle is proposed to solve this problem. Techniques for the determination of the refraction angle are introduced, and a measurement model for the refraction angle is established. The method is tested and validated by simulations. When the starlight refraction height ranges from 20 to 50 km, a positioning accuracy of better than 100 m can be achieved for a low-Earth-orbit (LEO) satellite using the refraction angle, while the positioning accuracy of the traditional method using the apparent height is worse than 500 m under the same conditions. Furthermore, an analysis of the factors that affect navigation accuracy, including the measurement accuracy of the refraction angle, the number of visible refracted stars per orbit and the installation azimuth of star sensor, is presented. This method is highly recommended for small satellites in particular, as no additional hardware besides two star sensors is required.     

基于代价函数的组合导航系统地图匹配算法

研究了地图匹配技术在GPS(Global Positioning System)/DR(Dead Reckoning)组合导航系统中的应用,建立了GPS/DR/地图匹配组合导航系统模型,给出了一种基于代价函数和概率统计准则的地图匹配算法,通过合理地定义代价函数有效消除了存在于匹配路段挑选过程中的模糊性问题.对实际跑车数据的仿真处理结果表明,应用该算法可以为组合导航系统的定位精度带来明显的改善.     

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。      

GPS/DRS/DMAP汽车定位导航系统

阐述了一种基于单片机的由速率陀螺、磁罗盘和里程仪组成的新型航迹推算系统及其工作原理,在此基础上设计了多级滤波组合方式GPS(Global Positioning System)/DRS(Dead Reckoning System)汽车定位导航系统,并通过地图匹配进一步提高定位精度,同时利用GSM(Global System for Mobile communications)进行定位数据的无线传输.跑车实验表明该系统具有较高的定位精度和可靠性.     

车辆导航系统中超前滞后校正方法

分析了车辆导航系统中超前滞后产生的原因,提出了利用地图匹配MM(Map Matching)进行GPS(Global Positioning System)/DRS(Dead Reckoning System)组合导航系统超前滞后校正的方法.该方法是将超前滞后误差归结为GPS误差,先利用GPS沿道路垂直方向上误差的可观测性进行GPS误差校正,再将校正的GPS信息与DRS信息进行卡尔曼滤波,从而减少组合导航系统超前滞后误差.仿真结果表明上述方法是行之有效的.      

基于相互测距信息的机群组网协同定位技术

在网络中心战条件下,针对无GPS(Global Positioning System)时如何提高机群的导航定位精度问题,构建了以机载数据链和惯导系统为核心的协同定位系统,设计了协同定位系统的测距方案,分析了协同定位过程中的时间同步问题,提出了一种基于机间相互测距信息的机群组网协同定位方法.该方法利用几何图形平移旋转来估计机群各飞机的惯导系统定位误差.仿真表明:该方法可以用于长时间估计惯导位置误差,有效延缓惯导位置误差的发散速度,当5架飞机协同定位时,机群惯导位置精度将提高2倍左右.