双星导航定位系统组合应用

世界各种导航定位系统已发展成熟,但其组合导航应用还在不断完善。本文着重介绍我国的双星导航定位系统分别与伪卫星、GPS／GLONASS和INS系统的组合导航应用方法。     

基于脉冲响应模型的GPS失效解决方法

INS/GPS组合导航系统具有较高的导航定位精度,但在GPS信号失效时,导航定位误差会显著漂移.为解决此问题,提出了一种基于脉冲响应模型的GPS失效解决方法.首先,使用基于傅里叶基神经网络的频谱分析方法建立起INS系统机动信号与INS/GPS组合导航系统机动信号之间的频域传递函数;然后,将此频域传递函数转换到时域,得到时域脉冲响应模型;将得到的时域脉冲响应模型与INS机动信号卷积,将卷积之后的信号作为INS/GPS组合导航系统在GPS信号失效时的过渡信号.仿真实验证明,该模型可以有效抑制INS/GPS组合导航系统在GPS信号失效时的定位误差漂移.     

GPS／INS组合系统自适应滤波算法

研究了GPS/INS组合系统在高动态运动目标定位中的应用。根据组合系统建立状态方程，GPS观测量构成观测方程。自适应滤波过程中，通过观测数据对观测噪声进行估计，再用Sage-Husa算法在对动态噪声进行估计的同时实现状态滤波估计。计算机仿真验证了这种滤波算法的有效性。     

变加权系数联邦卡尔曼滤波在GPS/DR组合定位系统中的应用研究

针对全球定位系统(GPS)接收机易出现"丢星"现象及航位推算系统误差累计问题,采用变加权系数的联邦卡尔曼滤波信息融合算法,实现以航位推算系统(DR)辅助GPS定位系统的组合定位系统,并用Matlab软件对此算法进行了仿真研究.该方法既克服了GPS信号的遮蔽问题,又充分利用了DR的短时高精度自主定位.仿真结果表明,该方法在保证了系统定位精度的前提下,有效提高了定位系统的容错性和工作可靠性.     

陆基MMS中GPS/INS滤波器的探讨

陆基MMS(移动测图系统)是为满足现代工程建设和地理信息系统建立对数据采集的实时化和周期化要求而设计的3S(GPS,GIS,RS)集成系统.陆基MMS一般采用GPS(全球定位系统)和INS(惯性导航系统)的组合系统对载体进行定位,再由其它测图传感器获取载体与所测目标的相对空间位置关系,从而最终测取目标的地学空间位置.因此GPS/INS组合系统的精度对整个MMS的精度影响很大.目前,GPS/INS组合系统普遍采用卡尔曼滤波对两者的观测值进行滤波,但这种方法有不足之处.本文回顾了卡尔曼滤波在GPS/INS中的应用,提出了相应的改进方法,进而为改善MMS精度提出了举措.     

GPSOne在汽车导航方面的运用

GPS是现在应用最为广泛的定位系统,也是精度较高的定位系统,但在实际运用于车载导航时,也存在着一系列的缺点。GPSOne是基于无线通信网络的GPS与基站定位CDMA相结合的组合定位技术,充分发挥了GPS和基站定位的优势,根据理论和数据的分析GPSOne因为它的可工作区域广、定位精度高、成本低、体积小、实时性好和冷启动时间短等诸多优点,相比较于GPS定位,其更适合用于车载定位导航。     

基于DSP的GPS/DR组合定位系统的设计

对于城市车辆GPS导航来说,其很大的一个缺点是跟踪卫星的信号常常由于建筑物、隧道及树木等的遮挡而使GPS的定位精度大大降低,甚至无法进行正常的定位。为此,提出了基于DSP的GPS/DR组合定位系统,详细介绍了系统的硬件设计方法、组成和软件设计思想。最后进行了采用联合卡尔曼滤波器的GPS和DR系统的组合定位的仿真实验。实验证明,采用联合卡尔曼滤波算法的GPS/DR组合定位系统的转度明显高于GPS单独定位方式。     

GPS/INS延时估计与基于残差重构的延时补偿算法

传感器采样延时是多传感器信息融合过程中面临的一个重要问题,全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)的组合导航系统是智能汽车常用定位方式,但常面对GPS采样延时的问题,因而会造成对INS误差状态的错误估计,影响定位定速的精度.本文针对该问题,在传统的GPS/INS松耦合组合导航模型的基础上提出一种延时估计和补偿的算法.首先建立延时估计模型,估计时间同步误差,然后构建残差传播方程,利用残差重构的方式进行延时补偿,实现基于软件的时间同步.根据试验中对速度、位置误差及均方根误差的分析,改进的滤波算法有效地降低了GPS采样延时引入的误差,提高了定位和定速的精度.     

基于非线性自适应回归神经网络的GPS/IMU组合导航方法

车道级高精度定位导航是智能网联汽车的基本配置,全球定位系统(globlal positioning system,GPS)/惯性测量单元(inertial meansurement unit,IMU)组合导航是高精度定位的关键技术之一。根据汽车行驶过程中高精度定位要求,提出了应用于智能网联汽车的基于非线性自适应回归(nonlinear autoregressive exogenous,NARX)神经网络的GPS/IMU组合导航方法。首先,根据IMU传感器数据特性,建立了基于扩展卡尔曼滤波的惯性导航系统(inertial navigation system,INS)模型,其次,基于NARX神经网络,建立了GPS/INS组合定位训练和预测模型,然后,基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)、实时动态差分技术(real-time kinematic,RTK)、INS等技术,设计了智能网联汽车RTK高精度定位数据采集实验系统,并收集了实验数据。最后,对NARX网络训练误差和GNSS信号长时间失效情况下定位预测误差进行了讨论与分析。实验结果表明,该方法在GNSS信号失效5 min情况下,定位预测误差在2. 5 m以内,满足一般情况下,短、中、长隧道中智能网联汽车定位应用要求。     

基于EMD-小波随机消噪模型的GPS/INS组合导航

为提高GPS/INS组合导航精度,提出了EMD-小波INS随机误差削弱模型.首先分析了GPS/INS组合系统的误差特点,给出组合导航的基本原理.基于EMD的多尺度结构,结合小波分解理论,提出基于EMD-小波的GPS/INS组合导航技术路线.采集新南威尔士大学校园内的实测数据,分别选用1s与2s的GPS采样信息和100 Hz的INS数据,进行融合试验.用随机模型消噪前后的INS数据计算导航解,并与GPS测量的位置进行比较,分析误差分布情况.结果表明,滤波后的INS自主导航解要优于滤波前.当GPS更新周期为1 s时,X,Y,Z方向上导航精度分别提高9.07％,13.89％,35.14％,残差最大值分别减小2.62％,19.54％,31.23％.当GPS更新周期为2s时,X,Y,Z方向上导航精度分别提高17.82％,23.46％,22.48％,残差最大值分别减小14.34％,28.85％,17.48％.     

基于数字电视无线广播信号的定位模型和系统

分析了使用数字电视(DTV)无线广播信号定位系统的必要性与可行性.提出了基于帧同步的DTV定位原理.分析了DTV定位测距特性,即在一个历元异步顺序得到多个测距观测值.推导了相关伪距观测模型和载波多普勒积分模型,在此基础上给出了DTV定位模型,包括观测方程和状态方程.仿真结果表明,DTV定位技术能够显著提高独立定位或组合导航系统定位精度.DTV定位是一种具备亚米级测距误差和米级定位精度,可成为传统卫星定位有益补充或替代的定位技术.     

Mobile Robot Positioning and Tracking Based on Ultra-wideband Technology

To solve the precision self-positioning problem for mobile robot, a positioning program based on ultra-wideband technology was proposed. Ultra-wideband pulse has very high bandwidth; ranging accuracy can achieve centimeter-level theoretically. The mobile robot obtained the distance to the reference node by sending uitra-wideband pulse. According to the geometric relations among the References and the robot, establish equations to calculate the position coordinates.Then Kalman filter algorithm was applied for mobile robot tracking.Simulation results show that robot positioning and tracking based on ultra-wideband technology can achieve indoor and outdoor seamless docking.     

飞艇森林巡防轨迹跟踪的滑模控制

为实现无人飞艇在森林巡防时的轨迹跟踪控制, 针对飞艇飞行运动的非线性、 耦合等特点, 提出一种滑模控制方法。基于牛顿第二定律等定理推导飞艇巡防飞行的精确数学模型, 并通过选取状态向量和控制向量, 将其数学模型描述为非线性控制系统。通过泰勒级数展开将非线性系统简化为线性系统, 并设计滑模控制律, 同时采用饱和函数的方法抑制了滑模控制中的抖振问题。基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计控制系统的稳定性。仿真结果表明, 该方法的轨迹跟踪效果较为理想, 可实现无人飞艇对期望轨迹的精确跟踪。     

一种基于伪距的RDSS/SINS组合导航系统

基于北斗双星定位系统(RDSS)采用有源定位体制存在一定的局限性，在接收机能够测量用户至卫星的伪距信号以及在气压高度表辅助的前提下，提出了利用铷钟作为接收机内部时钟的RDSS与捷联惯导进行伪距组合的模型，建立其卡尔曼滤波的状态方程与量测方程．仿真结果表明，组合后的导航系统具有输出导航参数误差小的特点．     

基于Android平台的嵌入式软件“混合”定位控制策略研究

摘要：分布嵌入式软件功能模块的设计与实现是当前研究热点。Android集成了地图模块和丰富的API,能有效支持嵌入式软件在分布移动环境中的定位功能实现。常见定位技术有模拟定位和地图定位。模拟定位不是真实定位;地图定位只能实现自我定位。鉴于以上两种定位的不足,本文以Android为开发平台,采用模拟定位的思想,地图定位的形式,提出了短信定位这种“混合定位”方法。“混合定位”实现了自我定位到定位他人,是定位控制策略的有效改进。     

The radial self-positioning algorithm of intelligent ultrasonic probe array in oil/gas pipeline

The working principle of the pipeline intelligent pig and the structure of ultrasonic probe array used to detect defects in oil/gas pipeline are introduced.The effects of the array'S radial position in pipe on defect resolution are analyzed.The causes leading to radial positioning error are investigated.An algorithm for the radial self-positioning is presented.The experimental results show that the radial self-positioning algorithm can eliminate the array'S space position error effectively and improve the defect resolution.     

基于Gauss伪谱法的平流层飞艇上升段航迹规划

引入净浮力计算方法,完善了平流层飞艇航迹规划问题的数学模型,并通过对其飞行过程的分析,得出了模型的目标函数和约束条件.基于Gauss伪谱法对时间最少和能量最省2种情况下的平流层飞艇上升段航迹进行了规划.仿真结果表明,飞艇的最短上升时间为2 913.6 s, 在时间允许的情况下飞艇可以实现零耗能升空.仿真结果可为平流层飞艇的总体设计提供有益参考.     

多源航天光学影像的定位模型

针对星历和有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficients,RPC)两种主要类型辅助数据的多源光学卫星影像,以地固地心直角坐标系(Earth-Centered Earth-Fixed,ECEF)作为统一的物方坐标系,在其中构建了有理函数和共线方程,对各类常见影像的辅助数据给出了相应的转换方法,进而以联合平差的方式建立了一种光学卫星影像定位的混合/集成模型,并对4种传感器影像进行了试验验证.建立的模型考虑了影像定向参数和传感器定标参数的差异,对不同航天光学影像的独立或联合定位有较广的适应性.     

平流层验证飞艇的建模与分析

描述了工作于平流层中的一类轻于空气(LTA)的飞艇运动及受力情况。在以体积中心为原点的机体坐标系中，建立了完整的六自由度非线性模型。在此基础上，采用小扰动方法将原始的非线性微分方程线性化，并将线性化后的方程分为纵向和横侧向两组。结合实验数据对飞艇纵向运动的开环响应进行仿真，结果表明，只有将舵面控制与发动机转速控制相结合才能达到良好的控制效果。