GPS软件接收机信号处理算法

为了在通用处理器上实现GPS软件接收机功能,提出了一套适用于GPS软件接收机的信号处理算法。考虑到GPS软件接收机与传统的GPS接收机的信号处理算法在捕获、跟踪、观测量提取等诸多方面的不同,该算法以本地预存的载波表与码表来产生跟踪中需要的本地载波与伪码,增加了软件接收机的信号处理效率。基于该算法,在M ATLAB平台上实现了一个非实时的GPS软件接收机,并利用实际卫星信号进行了测试。测试结果表明,其定位结果的误差标准差为6.3m。该研究为实时GPS软件接收机的实现打下了基础。     

GPS软件接收机信号处理算法

为了在通用处理器上实现GPS软件接收机功能,提出了一套适用于GPS软件接收机的信号处理算法。考虑到GPS软件接收机与传统的GPS接收机的信号处理算法在捕获、跟踪、观测量提取等诸多方面的不同,该算法以本地预存的载波表与码表来产生跟踪中需要的本地载波与伪码,增加了软件接收机的信号处理效率。基于该算法,在MATLAB平台上实现了一个非实时的GPS软件接收机,并利用实际卫星信号进行了测试。测试结果表明,其定位结果的误差标准差为6.3m。该研究为实时GPS软件接收机的实现打下了基础。     

光纤陀螺捷联惯组姿态算法改进研究

采用陀螺角增量信号来进行设计的传统的捷联姿态算法,应用于输出为角速率的干涉型光纤陀螺构成的捷联姿态系统时,不仅在精度上存在局限,而且还由于通过角速率提取角增量而带来更大误差。为此,提出了一种仅以角速率为输入信号,双回路迭代新算法,并在典型圆锥运动条件下以算法漂移误差最小为优化准则,推导了新算法相应的圆锥补偿系数方程和算法误差表达式。仿真结果表明,所设计的改进新算法相比于同角速率抽样值的常规角速率输入的圆锥补偿算法精度显著提高。新算法的提出为光纤陀螺捷联惯组圆锥误差补偿提供了一种新的思路。     

自适应Harris角点提取的点云粗配准算法

针对传统3D-Harris角点提取算法中,Harris算子使用降维后的缺失几何信息、角点提取时响应值计算量大且耗时长、特征点对匹配精度不高以及需要手动设定角点响应阈值等问题,提出了一种完整而高效的Harris角点自适应特征描述、提取和匹配的点云粗配准算法。引入正交梯度算子对传统Harris算子和自相关函数进行改进;利用点云曲率约束实现角点的自适应筛选与提取,减少角点响应值的计算量;构建角点几何结构的特征描述子,结合阈值检测和描述子匹配,将角点匹配对集合进行扩展,从而完成源点云和目标点云之间粗配准;将所提算法得到的配准结果作为精配准初始值,利用迭代最近点算法实现精配准。与对比算法在公开数据集上进行实验比较,结果表明：所提算法的特征正确提取率为0.93,正确率最高;提取时间为7.63 s,效率最快;所提算法结合精配准步骤在实验数据集上的旋转误差、平移误差和运行时间均为最低,配准效果最佳。     

新的非合作直扩信号目标的跟踪测角算法

为完成直接序列扩频信号的非合作目标的跟踪测角,提出一种在单通道比幅单脉冲体制下,提取非合作目标方位角误差和俯仰角误差的算法. 该算法对信号进行延时相乘,检测到信号后,估计出伪码速率. 在一倍伪码速率的频率分量上,完成信号的方位角误差和俯仰角误差的提取. 与现有的直扩信号目标的跟踪测角技术相比,该方法可以完成对非合作目标或者合作目标的跟踪,且可以工作于极低信噪比(-20dB)条件下. 仿真结果验证了该算法的有效性.     

一种神经网络实现GPS导航定位算法

目的 研究ＧＰＳ接收机状态解算的估计方法。方法 利用Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络对ＧＰＳ接收机数据进行处理,结果 以统计自述平均误差和均方根误差作为衡量性能的指标,神经网络方法与迭代量小均方误差算法相比较定位误差减小,结论利用神经网络实现ＧＰＳ接收机状态解算是可行的,且与迭代最小均方误差算法比较,可提高定位精度。     

一种改进的快速SUSAN棋盘格角点检测算法

针对传统SUSAN角点检测算法不能区分棋盘格内角点和边缘点,以及因曝光过度导致的角点分离问题,本文提出改进的SUSAN角点检测算法。改进算法求取2组不相邻特征方向3像素灰度和差值,配合门限阈值和差阈值,提取角点集合;利用角点集合的对称分布特性确定角点集合的质心坐标作为此位置角点的坐标,坐标值可直接达到亚像素精度。实验表明:本文提出的改进的SUSAN角点检测算法可以有效、快速地提取角点,重投影误差在0.3个像素以内,可用于相机标定。     

基于光流法的运动目标检测与跟踪算法

选用Harris角点作为跟踪对象,将尺度空间引入角点检测,提取特征尺度上的Harris角点,并进行曲率非极大值抑制,滤除"伪角点",提高角点检测对尺度变化的抗扰能力.跟踪算法选用结合图像金字塔的光流法,迭代计算光流,并提出基于光流误差的跟踪算法,即用不同时间流的运动轨迹在同一帧图像的误差来衡量运动跟踪情况,避免跟踪点因被遮挡、消失或者纹理特征发生变化而导致跟踪失败.通过对不同视频图像进行检测的结果证明基于改进的角点提取和图像金字塔的光流法具有良好的跟踪效果,引入光流误差可以有效地滤除跟踪失败的特征点,准确估计运动目标的位置.     

一种角速率激光陀螺惯导系统高精度姿态算法

在分析圆锥误差补偿通式的基础上,提出了利用角速率求取角增量的拟合算法,并给出了该算法的数学证明.详细推导了基于纯角速率输入的圆锥误差补偿算法的补偿系数和误差主项通式,并从理论上对精度进行了分析.结合激光陀螺频谱特性的仿真对比结果表明,纯角速率输入圆锥误差补偿算法优于常规的四阶龙格库塔算法,能够提高纯角速率输出的捷联惯性导航系统的姿态精度.     

激光陀螺惯导系统硬件增强角速率输入圆锥算法

根据机械抖动式激光陀螺捷联惯性系统的角速率以及角增量输出原理,提出了一类利用角速率及其硬件积分角增量输入的新圆锥误差补偿算法,即硬件增强角速率输入圆锥算法.在分析经典圆锥运动误差基础上,给出了新算法的旋转矢量通式,并推导了这类圆锥补偿基本算法及其优化算法补偿系数通式.对新算法误差主项和补偿系数的规律性分析以及进一步的仿真结果表明,硬件增强角速率输入算法具有较高的精度,是提高角速率输出捷联惯导系统姿态算法精度的一种新思路.     

多频GNSS接收机自主完好性监测性能分析

通过对多频接收机的不同频点电离层延时模型的研究,建立起一种新的多频完好性监测方法;并针对测量误差协方差不为对角阵的问题,提出了一种新的易于在用户接收机中实现的预白化处理方法;此外,针对不同频点数的RAIM算法进行了分析。研究结果表明,多频算法可以消除电离层延时误差,定位误差可以降低到10 m以内;当伪距偏差低于50 m时,多频RAIM算法仍然可以进行故障星的检测与识别。仿真分析证明了三频RAIM算法相对双频算法的优越性,对未来的多频接收机自主完好性算法的研究具有很好的理论意义和实用价值。     

棋盘格图像角点坐标亚像素提取方法

针对基于视觉测量的物体位姿测量系统要求标定系统精度较高的需求,提出了一种自动识别和亚像素提取黑白平面棋盘格模板图像内部角点的方法.该方法在详细分析了棋盘格图像局部特性的基础上,建立了准确高效的改进SUSAN角点检测算法和精确的亚像素级提取角点坐标的方法,计算出总体标定误差为0.2个像素.通过实验验证了该算法的可行性和有效性,能够为高精度标定系统提供可靠数据.     

一种导航宽带抗干扰中的阵列幅相误差校正算法

针对复杂电磁环境下抗干扰导航接收机中存在的幅相误差问题,提出一种幅相误差有源校正的导航接收机抗干扰算法;该算法通过干扰和幅相误差构建阵列幅相误差数学模型;然后基于加权子空间拟合原理和最小二乘的方法估计阵列幅相误差系数;最后利用线性约束最小方差(LCMV)算法对修正的之后的接收数据进行干扰的抑制;并明确提出了导航抗干扰接收机的通道修正的解决方案。理论分析和仿真实验表明,估计的幅相误差系数与实际幅相误差非常接近;此方法可以准确在干扰方向上形成零陷并保留导航信号;信噪比在-10 d B的时候,幅相误差估计值逐渐收敛于真实值;并且随着信噪比的增加幅相误差估计精度也逐渐提高。所提算法能有效提高存在幅相误差通道的抗干扰的性能。     

提高角误差通道信噪比跟踪技术的研究

在和差法单脉冲跟踪系统中，为了使差通道接收机获得高信噪比的角误差信号，本文提出在天馈系统中应用天线和混合环路新的组合，提高了角误差通道信噪比．它不仅具有单脉冲跟踪技术的特点，由于角误差通道信噪比获得提高，还具有跟踪距离远，角跟踪精度高，工作范围广，抗干扰性强的优点     

实时GPS L1软件接收机定位精度改进

为了实现软件接收机实时性,码跟踪环中的本地码与所接收到的数字中频信号之间存在一定的码相位误差,这部分误差体现在软件接收机的伪距计算中,成为影响实时GPS软件接收机定位精度的主要因素.采用两种改进算法,不同程度地改进了实时GPS软件接收机的定位精度.其中,提高DLL分辨率只增加存储量而不需要增加计算量即可实现定位精度的显著改进,可以应用在实时软件接收机中.     

一种基于重心计算的角点检测算法

提出了一种基于重心计算的轮廓曲线角点提取算法.针对图像的数字化轮廓曲线,首先,以等曲线长为特征点检测邻域,通过插值法得到精确的支持区域端点;接着,采用分割多边形法计算支持区域重心,避免了重心近似引起的误差;最后,以曲线上的点到其对应支持区域重心距离为特征值,依据该特征值区域最大化方法实现角点提取.实验证明,本算法具有较强的抗噪声、干扰能力,且运行速度快,角点寻找准确.     

基于修正质点模型误差补偿的轨迹预估

针对修正质点弹道模型在旋转稳定弹大发射角发射时落点预测误差过大的问题.通过分析结果表明,主要误差来自动力平衡角与攻角间的偏差.为此,提出了带误差补偿的修正质点弹道模型,通过引入误差补偿系数提高落点预测精度.同时,设计了扩展卡尔曼滤波模型,实现了误差补偿系数的最优估计.利用卫星定位模拟器和接收机进行了半实物仿真实验.结果表明,过弹道顶点后落点预测误差小于20 m,能够满足旋转稳定弹二维弹道修正等应用需求.     

GNSS软件接收机算法设计与仿真测试

从GNSS（global navigation satellite system）软件接收机的总体结构出发,阐述了GNSS软件接收机基本原理,设计了GNSS软件接收机的信号相关器及其工作流程,介绍了基于FFT的码并行搜索策略,在信号跟踪中详细给出了载波环路中的鉴相器和鉴频器设计。对于导航定位解算,讨论了各项误差的处理方法,包括钟差和简化的等效对流层误差模型,并给出了最小二乘法的具体实现步骤。仿真结果表明,软件接收机中采用伪码并行捕获方法、DLL环与FLL环辅助下的PLL环路算法可获得良好的效果。在考虑星钟误差、对流层误差、电离层误差和地球自转引起的偏差等误差源的条件下,最小二乘法解算的单点定位结果满足要求。     

GPS接收机的定位误差分析

基于Superstar Ⅱ GPS接收机和MATLAB实验平台,实现了所有星座误差及信道误差的修正.重点分析了卫星钟差、电离层误差、对流层误差、地球自转效应等误差及修正方法.参照IGS精密星历,利用Klobuchar模型,电离层误差修正掉约14 m;利用高度角模型,对流层误差平均修正掉4.05 m;地球旋转效应误差最大修正掉约30 m;卫星钟差修正后不超过3.1 m.实验结果最终定位精度17 m,验证了误差修正方法的正确性,为今后进行的GPS接收机研制工作积累了经验.     

改进的LMS-Rake接收机的性能

为了提高传统Rake接收机在无线通信系统中的性能,消除信号间的干扰和噪声,采用一种改进的基于最小均方误差(LMS)算法的Rake接收机,该结构针对传统的MRC-Rake接收机需通过增加分支数来提高性能,而MMSE-Rake接收机需要进行矩阵的逆运算的不足,利用LMS算法进行权值计算并对步长进行了改进.经过理论分析和仿真结果表明,LMS-Rake接收机较传统的MRC-Rake接收机的性能有较大的提高,并且结构简单、运算复杂度低、易于实现.