北斗卫星导航系统的发展与思考

从世界卫星导航发展史出发,评述了中国北斗卫星导航系统从中获得的有益启示,阐明     

基于稀疏光流的无人机自主导航方案

提出了在无已知地面合作目标的情况下,给出高精度导航信息的基于稀疏光流的无人机(UAV)自主导航方案。通过计算两帧图像间的稀疏光流场,融合捷联惯导系统(INS)/电子罗盘/高度表系统/激光测距仪等传感器测量数据,构造两个H∞滤波器,分别对高度、姿态角与水平面上的速度误差进行估计。本导航方案适用于诸如无人机低空飞行阶段、进近阶段等不宜布置人工或已知地面合作目标的场合。使用自主开发的"无人机自主着陆实时仿真验证平台"对该方案进行仿真,结果显示本方案能够有效地抑制惯导系统由于漂移而造成的位置估计误差,同时可以给出精确的高度、速度与姿态角估计值。     

高速率遥感卫星接收与处理系统的设计与实现

为成功接收搭载分米级分辨率的SAR（Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达）载荷低轨遥感卫星数据,验证卫星载荷工作状态和性能,本项目研发一套Ka/S双频段遥感卫星接收与处理机动站。针对窄波束高动态卫星跟踪、多通道高速率遥感数据星地传输的重难点,本文着重从窄波束高动态目标卫星跟踪、超高速高性能全数字解调以及高精度双模式自适应盲均衡等关键技术进行研究。通过试验验证技术路径正确、措施有效,可为后续相关系统研制提供技术参考。     

一起飞机机间数据链空中断网故障分析

机间数据链是通信导航系统中通信功能的重要组成部分.本文针对一起飞机机间数据链空中断网故障现象进行了介绍,结合飞机机间数据链系统的设计特点及工作原理,从理论上对该故障的产生展开机理分析,结合理论分析结果进行故障验证,建立完整的排故流程,最终定位并排除故障,为今后飞机机间数据链的外场机务维护及内场产品维修工作提供一定的参考...     

车载大视场视觉惯性组合导航算法研究

车载视觉导航在大角度旋转和高速运动等场景下表现不佳,由于视觉和惯性的误差特性互补,所以视觉惯性组合导航算法有良好的应用前景。大视场相机获取外界信息丰富,但大视场相机采样频率低影响视觉数据采集,而且基于优化的组合导航算法计算速度慢,故提出了一种适用于大视场相机的车载视觉惯性组合导航算法。该算法侧重于数据预处理：设计了基于伽马函数的对比度受限自适应直方图均衡化来降低图像噪声,通过FAST角点与光流法的组合完成特征提取与跟踪,进一步加快了计算速度。引入了惯性数据等效旋转矢量二子样算法来减少数据量和计算量,通过预积分算法为误差优化减少计算量,通过视觉误差、惯性误差以及边缘化误差联合优化来提高精度。与其他组合导航算法相比,该算法精度较高,计算速度最快,与VINS-Mono相比节省时间19.7%。     

面向智能驾驶的高精度多源融合定位综述

随着信息时代各行各业效率的提升,传统的人工驾驶交通系统已逐渐无法满足人们对高效率、低风险交通服务的需求,而智能驾驶技术的出现为这一领域带来了机遇。如今,以自动驾驶为代表的智能驾驶已经成为一种实用的深度交叉技术,其核心模块包括高精度定位、场景感知、决策规划与控制等。定位模块作为智能驾驶系统中最基本、最核心的功能模块,需具备高精度、高可用、低时延的性能特点。当前,结合高精度卫星导航、惯性导航以及环境感知的多源融合技术已成为实现泛在智能驾驶所公认的核心手段,通过充分利用车载传感器的量测信息可以实现精确、可靠的定位服务。从导航定位中常用的传感器技术出发,对当前智能驾驶领域涉及的高精度定位技术进行了全面的回顾,给出了主流的基于滤波和因子图优化的多源融合框架,并对代表性算法进行了整理。最后,总结了现阶段智能驾驶中高精度定位技术的发展现状,并对未来的发展趋势进行了展望。     

多模GNSS IFCB产品特点分析及精密单点定位性能评估

随着多模全球卫星导航系统（GNSS）高精度应用需求的日益增长,频间钟偏差（IFCB）问题近年来得到广泛研究。基于2023年年积日（DOY）（130～136）澳大利亚地区18个多模实验跟踪网（MGEX）观测数据的无几何无电离层（GFIF）组合,分别估计了北斗卫星导航系统（BDS）、伽利略卫星导航系统（Galileo）和全球定位系统（GPS）卫星的 IFCB 产品。对比分析了BDS-2,BDS-3,Galileo和GPS卫星的IFCB的特点。评估了相位相关的IFCB（PIFCB）误差对GPS BLOCK IIF卫星超宽巷（EWL）未校准相位硬件延迟（UPD）和非组合（UC）三频精密单点定位（PPP）性能的影响。实验结果表明,PIFCB误差对Galileo卫星的影响最小,对GPS BLOCK IIF卫星的影响最大;对BDS-3卫星的影响低于BDS-2卫星;不同信号频率对IFCB产品的估计结果会产生一定的影响。实验结果进一步表明,IFCB产品可以显著提高GPS BLOCK IIF卫星EWL UPD的稳定性和UC三频PPP的定位性能。EWL UPD的平均标准差（STD）从0.064周减小到0.021周,提高了67.2%。UC三频PPP在东（E）、北（N）、天顶（U）三方向分别从4.63 cm,3.04 cm和8.76 cm减小到3.08 cm,2.00 cm和5.85 cm,平均定位精度分别提高了31.5%,34.2%和33.2%。收敛时间小于20 min的比例从66.3%提高到71.8%,提高了5.5%。平均收敛时间从21.13 min缩短到17.24 min,减少了18.4%。     

优选小波神经网络在周跳探测与修复中的应用

北斗导航定位过程中,传统的周跳探测与修复方法缺乏检验环节,无法保证修复结果的可靠性。为此,提出了一种级联式小波变换结合NARX神经网络多步循环预测修复的方法处理周跳问题。该方法通过构造载波相位双差模型检验量,探测周跳发生历元,采用NARX神经网络预测方法修复周跳,利用优选小波基函数进行周跳修复效果检验。实验证明,相较于经验模态分解和变分模态分解等模态分解法,优选小波神经网络周跳探测与修复方法可用于小周跳探测并判断出周跳正负性;构造的NARX神经网络周跳修复模型,解决了普通神经网络模型和传统多项式拟合法容易造成的二次奇异值问题。相较于长短期记忆(LSTM)和门控循环单元(GRU)深度学习神经网络模型,周跳预测精度分别提高了45.2%和55.9%。     

基于“北斗”的低空空域通航飞机导航监视技术研究

针对目前ADS-B发射机定位信息主要取自GPS以及自身传输链路距离受限的问题,研究了基于"北斗"的ADS-B监视技术,在深入研究ADS-B报文协议的基础上,将"北斗"通信作为ADS-B传输链路的补充,研究了通航飞机的无缝导航监视技术,设计了基于"北斗"定位源的多网融合的机载监视终端系统。利用锐翔电动飞机RX1E和搭建的监视中心系统对机载终端的ADS-B和"北斗"传输进行测试验证,实验结果表明:数据传输链路实现了对低空空域通航飞机的广域监视,机载终端发送的飞行态势信息实现了监视中心对低空通航飞机的在线态势感知。研究结果为服务我国通航飞机作业安全以及提高低空空域管理的信息化水平提供了技术参考。     

PSO选星算法参数分析与改进

多星座组合导航提供更多的可用卫星,但也增大接收机计算复杂度,选取部分可见星代替全部可见星进行接收机位置解算成为选星算法研究的热点。粒子群优化（PSO）选星算法将PSO算法引入到选星过程中,该方法能够减少选星时间,实现北斗/GPS组合星座快速选星。研究了该算法的关键参数包括惯性权重因子、加速系数、种群大小等对PSO选星算法性能的影响,并针对搜索过程容易陷入局部最优问题,提出自适应模拟退火粒子群优化（ASAPSO）选星算法,该算法通过引入随适应值大小自适应调整进化参数及结合模拟退火算法调整粒子速度,以增强算法跳出局部极值的能力。采用实际数据对算法进行验证,结果表明:ASAPSO选星算法在保证选星时间的同时,能够提高算法搜索结果的准确性,其性能优于PSO选星算法。