煤矿高精度定位系统伪卫星布局研究

伪卫星定位系统的几何布局对其定位精度有很大程度的影响。为了满足煤矿矿区测量工作的定位精度要求,对伪卫星的几何布局进行研究,提出布局方案。首先,对定位矩阵进行了研究,分析影响几何精度因子的因素;然后,针对煤矿测区环境和范围,提出三种伪卫星布局方案,并用MATLAB仿真伪卫星定位的几何精度因子随着用户的位置坐标变化的规律;最后,对伪卫星布局与几何精度因子的关系进行分析,验证伪卫星数目对定位精度的影响,为满足煤矿特定用户需求的伪卫星优化布局设计提供参考依据。     

基于角度信息的近空间雷达网定位算法

研究了一种能有效提高角度信息定位精度的近空间雷达网目标定位算法。通过目标与雷达站之间的几何关系,建立基于角度信息的目标定位模型,将方位角与仰角信息的非线性方程转换为线性方程,运用最小二乘算法得到目标位置的初始值,根据最大似然算法将定位问题转化为无约束的优化问题,并利用信赖域方法进行迭代求解,给出了算法的求解过程和详细步骤,在此基础上对算法的定位精度进行了分析,推导了定位的几何精度因子表达式,并进行了仿真分析。仿真结果表明：该算法能有效提高角度信息的定位精度,且其定位性能优于最小二乘算法。研究成果可为近空间雷达网的探测与跟踪提供理论基础。     

一类凸规划问题的几何算法

利用点到线性流形的距离的几何特征,提出了求解目标函数的Hesse矩阵正定并带有线性等式约束的最优化问题的几何算法.与牛顿法相比,该算法避免了Hesse矩阵求逆与矩阵乘积等运算.     

基于Newmark格式的车辆-轨道耦合迭代过程的改进算法

针对车辆-轨道耦合系统振动方程联立求解过程,考虑车辆和轨道2个子系统模型,提出一种将有限元法和非线性接触理论相结合的交叉迭代数值改进算法。该算法将子系统方程非荷载项矩阵进行修正和求逆的预处理,基于Newmark-β积分格式规则,构造具有较高收敛速度及精度的松弛因子函数和收敛准则函数,利用轮轨相互作用力在车辆系统与轨道系统之间的快速交叉迭代,改进并实现轮轨耦合关系的求解。研究结果表明:提出的算法正确、有效,极大地提高了动力学方程数值计算效率;时间步长对系统数值解的稳定性影响显著,松弛因子的合理选择,可起到加速系统迭代和增强迭代稳定性的作用;该算法在解决大型工程振动问题时更具高效求解的优越性。     

基于RSSI的多维定标迭代定位算法

定位是无线传感器网络的重要问题.针对基于经典多维定标的MDS-MAP算法在定位精度与矩阵计算复杂度方面的不足,提出了RSSI-GA算法,在多维标度技术中直接根据无线信号强度值组成相异性矩阵,从分析个体间的相异性和各节点的距离的几何约束关系入手,建立以未知节点位置为参数的优化数学模型,使用遗传算法求解此模型从而直接计算出节点坐标.仿真结果表明,本算法大大降低计算开销,能有效提高定位精度.     

无人驾驶车辆单目视觉里程计快速位姿估计

针对传统的单目视觉里程计位姿估计算法无法满足无人驾驶车辆实时定位需求的问题,提出了一种基于基础矩阵性质改进的快速位姿估计算法。通过优化基础矩阵的计算过程来提高算法的实时性,首先得到含有8个未知参数的基础矩阵,然后利用特征匹配点对来求解基础矩阵。通过仿真实验对算法的效率和精度进行了分析,并将其与现有的算法进行了对比。实验结果表明,在不降低运动估计结果精度的前提下,优化后的位姿估计算法的运行速度可以在传统算法的基础上提高近4倍。研究对视觉里程计在无人驾驶车辆上的实时应用具有一定的参考价值。     

一阶常微分方程组的一个有效解法

对于一阶常微分方程组，将具有导数变量的系数矩阵作三角化分解，使其简化成单位矩阵．应用具有三阶精度、单步自起步、无条件稳定的隐式算法对一阶常微分方程组进行了简化，改进了Calahan算法．其中逆矩阵与矩阵的乘积，是通过矩阵三角化回代求解计算，从而回避了矩阵求逆．该算法保留了原方程组系数矩阵的稀疏存储方式和稀疏矩阵的运算规则，减少了计算时间和运算过程所需要的存储空间．     

求逆矩阵的2种新算法

基于无穷限广义积分表示的逆矩阵公式,文章在积分区间[0,+∞)上给定公比为q(q为大于1的整数)的等比数列,再分别由矩阵指数及其积分在该数列上的值构造2个矩阵序列,据此给出求逆矩阵的2种算法;证明了这2种算法均具有q阶收敛速度。算法1要求相应的非奇异矩阵满足一定的条件;算法2适用于各类非奇异矩阵。算例表明,这2种算法具有高稳定性和高精度。     

机器人逆运动学的微分进化与粒子群优化BP神经网络求解

针对采用传统反向传播(BP)神经网络算法进行逆运动学求解收敛速度慢的问题,提出将微分进化(DE)与粒子群优化(PSO)算法相结合,对用于机器人逆运动学求解的BP神经网络进行优化。基于机器人正解映射建立优化算法的目标函数,在PSO过程中,引入DE操作优化粒子进化方向,并将此混合算法用于BP神经网络权值与阈值的优化。对KUKA机器人进行仿真实验,结果表明:采用该文方法对机器人逆运动学问题的求解精度高,求得的关节角度误差小于0.1°;逆运动学求解结果所对应位姿矩阵的位置误差在0.1 mm数量级,具有较好的泛化能力。该文方法满足机器人位置和姿态方面的精度要求。     

一种应用于GPS/低成本INS组合导航的自适应滤波算法

为了提高在全球卫星定位系统(GPS)接收机导航解更新间隔期间组合导航系统的定位精度,在分析了惯导系统(INS)误差模型的基础上,使用一种对噪声协方差矩阵进行实时自适应估计的算法改进了通常使用的标准Kalman滤波器。采集清华大学内的跑车实测数据,并使用自适应算法进行处理,结果表明:该方法可以有效地提高GPS导航解间隔期间组合导航系统的定位精度,整体定位精度可以提升近10%,在车辆行驶状态变化较大的路径中获得了最高达40%的位置精度提升。该方法易于实时实现,在实际工程实现中具有一定的应用前景。     

一种基于定位误差的多星座快速选星算法

对于GPS/SBAS/QZSS/BDS的多星座卫星导航系统,分别分析了几何精度因子(GDOP)与系统时间差以及与定位误差之间的关系,并在此基础上,进一步提出了一种快速选星算法。该算法基于定位误差进行选星,并考虑了系统时间差对GDOP的影响。仿真结果表明,该算法的计算量相对于最佳GDOP选星有了显著降低,选星后的GDOP值非常接近最佳GDOP选星的结果,从而在定位精度损失不大的条件下降低了定位解算的运算量。     

卫星定位误差的最优星座选择剖析

在分析定位误差的基础上,研究了星座最佳几何配置,以及几何位置相对较好、星的个数较少的4颗卫星的定位问题,并给出了星座的最佳几何分布与定位误差的关系仿真.结果表明,在卫星星座中,星的高度与分布的均匀性是决定星座几何精度的衰减因子,顶座星、底座星的仰角与方位角之差则是几何精度衰减因子的影响因素.通过计算和实验发现,在GPS系统的定位过程中,有一组最优的、由4颗卫星组成的几何配置星座,此时对应的几何精度衰减因子最小,为1.581 2.     

基于LU分解的增广信息滤波机器人协同定位

在增广信息滤波机器人协同定位算法中，通常对联合分布的信息矩阵采用Cholesky方法进行分解。基于Cholesky分解的增广信息滤波对联合分布的信息矩阵的正定对称性要求很高，在联合分布的信息矩阵不满足正定对称性的情况下，求逆产生异常，影响联合分布的信息恢复，系统的鲁棒性下降。本文提出了一种基于LU分解的增广信息滤波算法，保证了机器人协同定位算法精度的同时，有效解决了联合分布的信息矩阵分解异常问题，最后对机器人系统可观测性进行分析。利用MATLAB软件平台对算法进行仿真验证。结果表明，该算法保证了机器人协同定位精度，提高了机器人系统的鲁棒性。     

近空间雷达网角度定位算法

研究了一种基于角度信息的近空间雷达网定位算法.首先根据几何关系将目标与各站的关系方程转换成线性方程,并求出带噪声的最小二乘解,然后通过最大似然估计将定位问题转化成无约束极值问题,以最小二乘解为初值,利用DFP算法进行迭代求得更精确的定位解,并给出了求解的详细步骤,最后推导了几何精度因子的表达式,并对算法性能和定位精度进行了仿真分析,证明了算法的有效性.     

Performance Analysis for Regional Satellite Positioning System Based upon GEO/HEO Hybrid Constellation

Scheme of positioning constellation would greatly influence the positioning performance. In this paper, a GEO/HEO hybrid constellation with 3 HEO satellites deployed in 3 orbits and 3 GEO satellites for regional positioning is presented. Firstly, elements for 3 GEO and 3 HEO are optimized from regional visibility for the selected region of interest. Secondly, positioning performance is provided through GDOP(geometric dilution of precision) and PDOP(positional dilution of precision). Simulation results show that similar accuracy with GPS can be gained by this constellation.     

雾霾天气车辆检测的改进YOLOv3算法

针对传统YOLOv3算法中存在检测框定位不精确的问题，提出了一种改进的YOLOv3算法用来重新估计检测框位置，提高智能汽车在雾霾交通环境下的定位精度。首先运用图像去雾算法对采集到的图片进行预处理，然后构造定位置信度替代分类置信度作为参考项来选择估计检测框位置，并改进非极大值抑制（NMS）算法，引入软化非极大值抑制（soft-NMS），最后使用加权平均的方式来更新坐标位置，以达到提高定位精度的目的。实验结果表明，先经过单尺度retinex去雾算法处理图片，再通过改进的YOLOv3算法进行车辆检测，与使用原始的YOLOv3算法进行检测相比平均精度均值mAP（mean average precision）提高了0.44%，在满足检测实时性的同时，能够检测到更多的目标，对检测车辆的定位也更加精确。     

Performance Analysis for Regional Satellite Positioning System Based upon GEO/HEO Hybrid Constellation

Scheme of positioning constellation would greatly influence the positioning performance. In this paper, a GEO/HEO hybrid constellation with 3 HEO satellites deployed in 3 orbits and 3 GEO satellites for regional positioning is presented. Firstly, elements for 3 GEO and 3 HEO are optimized from regional visibility for the selected region of interest. Secondly, positioning performance is provided through GDOP(geometric dilution of precision) and PDOP(positional dilution of precision). Simulation results show that similar accuracy with GPS can be gained by this constellation.     

推广的Pei-Radman特殊矩阵求逆及其应用

当矩阵的维数比较高的时候,该矩阵求逆就相当麻烦,且计算量很大。为了克服这个缺点,对于非对角元素相同,而对角元素是非对角阵元素加上一个常数的推广Pei-Radman矩阵,本文提出了求其逆的公式。将该求逆结果应用到带公共干扰噪声的多传感器的观测系统中,得到了基于加权最小二乘准则的融合观测即为所有传感器的观测的平均值,而融合观测的噪声为公共干扰噪声的方差加上所有传感器噪声方差的平均值。该算法能明显减少计算负担,提高融合效率,具有重要的物理意义和很大的实际应用价值。一个温度观测的仿真例子证明了推广的Pei-Radman特殊矩阵求逆算法的正确性,也说明了融合观测及其噪声的有效性。     

远程无线电导航系统的定位误差分析及其仿真

针对无线电导航系统定位的原理，根据双曲线定位的特点详细地推导了径向定位误差，并且分析了几何精度因子对定位精度的影响．最后仿真了不同台址的分布随着经、纬度和距离的变化，其影响定位的GDOP三维分布图和等精度曲线平面图．     

紧藕合导航系统中的GDOP估算方法

提出一种针对低成本GPS/SINS（global positioning system/strap-down inertial navigation system）紧耦合导航系统的快速选星方法,充分利用SINS的输出估算几何精度因子（GDOP）,避免大量迭代带来的时间消耗,在卫星失锁后或星座分布发生变化时实现快速选星;并在该方法的基础上设计并实现紧耦合导航系统中量测噪声方差阵的在线修正,提高了组合导航系统滤波估计的精度. 试验结果表明,本文方法弥补了传统GPS/SINS紧耦合导航系统中选星时间消耗代价过大、收敛精度较低的问题,并可相应降低设备成本.