航位推算累积误差实时修正算法研究

首先简单介绍了航位推算的基本原理,接着分析了在航位推算中存在的必然误差以及累积误差对地图匹配结果的影响,最后重点讨论了如何利用数字地图数据库中已知的道路轨迹和航位推算得出的原始轨迹,在地图匹配中实时修正航位推算的累积误差。作者把此算法运用到“香港消防车第三代调派系统”定位子单元,在香港进行了实地跑车,得到了良好的效果。

基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法

针对基于MEMS惯性测量单元的行人航迹推算中步数检测方法仅利用单一的加速度信号检测精度较低的问题,提出一种多源信息自适应步数检测方法。该方法通过综合考虑人体运动过程中的加速度信号和角速度信号,根据不同的步态特征通过设定不同的自适应阈值条件实现步数的检测。虽然常规的峰值检测算法和固定阈值检测算法在单一步态下步数检测精度相对较高,但是对复杂运动状态下的步数检测精度很差,无法适用于真实的行人运动过程中步数的检测。然而多源信息自适应步数检测方法却能够在行人不同运动状态下精确检测步数,该方法明显优于常规的峰值检测方法和阈值检测方法。试验结果表明,本文提出的多源信息自适应阈值检测方法在行人不同运动状态下的步数检测精度可达98%以上。

基于GPS/DR与GIS集成的城市车辆实时监控系统的设计与工程应用

结合香港某种车辆调派系统和南京市某银行运钞车实时监控系统的工程应用,给出基于GPS/DR/GIS集成车辆导航系统的设计与组成,以及系统各个模块之间的相互关系;研究并提出适合车辆导航数字地图的数据组织,大地坐标系与WGS84坐标系、WGS84坐标系与独立坐标系间的相互转换关系;详细介绍本系统在不同工程应用中各自实现的功能。本系统在香港实地跑车实验中,在无GPS信号的情况下,运用DR/MM定位模块连续定位15min后,测得其定位精度小于5m。

无源导航定位技术研究现状及发展趋势

无源导航定位技术由于其隐蔽性和自主性等优点已成为21世纪战略武器导航的热点和前沿问题,是下一代战略武器高精度导航系统.本文在进行了一般性地球物理场辅助惯性导航概述之后,详细介绍了与无源导航定位技术相关的技术手段、研究内容、基本原理;从惯性导航、地形辅助导航、磁力/重力辅助导航三个方面详细介绍了其国内外研究现状,总结了地球物理场辅助惯性导航涉及的关键技术及其未来发展趋势.

GPS车辆监控系统存在问题的探讨及解决方案

提供了笔者在实际工程应用中总结出的一些经验 ,为人们设计实用的、具有广泛推广价值的GPS(全球卫星定位系统 )车辆监控系统提供参考 ;从数字地图、无线通信以及GPS三个部分入手 ,通过总结实际工程应用中遇到的问题和客户反馈的意见 ,探讨了目前车辆监控系统中存在的一些问题以及针对这些问题提出的解决方案 ;多次跑车实验结果和客户长期试用的信息反馈显示 ,笔者提出的方案解决了车辆监控系统中存在问题对系统的影响 ,该方案已应用于实际工程 。

面向InSAR的空气扰动影响机翼挠曲变形建模

针对多节点InSAR机翼挠曲变形误差问题,提出了一种基于机理模型综合参数辨识的方法对空气扰动影响机翼挠曲变形分层建模。首先,将大气湍流作为InSAR成像工作段的主要空气扰动,并基于Dryden模型分析得出了载机工作高度和速度是影响大气湍流的主要因素,将大气湍流影响机翼挠曲变形建模转换为载机在不同工作状态(高度变化、速度变化)的机翼挠曲变形分层建模。其次,基于空气动力学理论及悬臂梁变形理论建立机翼挠曲变形机理模型,借助计算流体力学与计算结构力学仿真分析获取实验数据辨识模型参数。最后,通过仿真实验验证,所提方法与模态叠加原理计算横向位移精度均优于0.6 mm(相对误差0.3%),轴向位移精度均优于0.015 mm(相对误差0.2%)。对实验室搭建的分布式光纤光栅测量系统进行测试,利用模态叠加原理计算变形量来验证所提方法,横向位移精度优于0.3 mm(相对误差1%),轴向位移精度优于0.06 mm(相对误差3%)。

无源重力导航的三角形匹配算法及仿真

提出一种基于三角形的重力图形匹配算法,首先以惯导位置信息为约束建立三角形模型,然后通过空间映射对三角形的相似性进行度量,并依此筛选出待匹配三角形,最后利用价值函数求取最优匹配参数。传统的最近点迭代算法(iterated closest contour point,ICCP)受其对惯导初始误差较小的条件限制,同时由于计算量大而影响其实时性。提出的算法与ICCP相比的优点是:可以在惯导初始误差较大的情况下有效地进行实时匹配,仿真结果表明该三角形算法的初始匹配精度较高,整体匹配可以将惯导位置误差降至20%左右,而且算法计算量小,具有很好的实时性。

车辆运动方程定位原理的研究及其应用

利用车辆运动方程获取车辆行驶距离,车辆当前位置点处的道路方向作为方向角,根据航位推算原理实时推算车辆位置。通过实地跑车试验分别分析了该定位技术在车载导航系统和监控中心的应用。试验结果显示,在车辆导航系统中该技术能实现GPS盲区内的车辆连续定位功能;在监控中心中,该技术从理论上可以大大减少单个车辆和监控中心之间的信息流量,其实际应用还有待智能交通系统的进一步完善。

基于虚拟节点连接的道路网络模型

利用传统的基于节点连接的道路网络模型来表达真实世界中的道路网络,其存在的缺陷越来越突出,大大降低了导航系统的鲁棒性。为了消除这些缺陷,提出一个新的道路网络模型,即基于虚拟节点连接的道路网络模型;其虚拟节点是汇交路段的各个端点所围成的区域,具有真实道路路口的形状。与传统模型相比,该模型更能表达真实世界道路网络中的交通流,所以它能更好地满足地图匹配理论要求。另外,该模型能很好地表达真实道路路口参数,所以它在交通规划、交通管理和交通流模拟中都有着十分广阔的应用前景。

分布式POS传递对准对InSAR干涉测量影响的分析

为了得到分布式POS在进行传递对准过程中由于大气扰动产生的挠曲变形姿态误差,以及这些误差与干涉式合成孔径雷达(InSAR)高程测量误差间的对应关系,提出了一种利用"速度+姿态"的传递对准方法,并利用它的误差来作为高程测量模型的输入,最后得出载机在传递对准过程中导致的高程测量误差。为了验证实验,搭建了分布式测量平台,针对该平台,首先根据机翼杆的挠曲变形运动模型增加载机y方向的变形角为Kalman滤波的状态变量,从而进行更精确的估计和补偿。然后推导了InSAR干涉测量的绝对误差表达式以及参数的选取。最后根据滤波结果和高度误差机理分析了横滚角误差对InSAR的高程信息产生的影响。通过仿真分析,传递对准得到的水平失准角误差小于0.009°,方位失准角误差小于0.015°,并且在横滚角误差为±0.089°时,高程误差小于4.2 m。

神经元实时辨识车辆导航系统中的GPS多径误差

在城市车辆导航过程中,多径误差是近距离差分GPS等高精度定位的主要误差源。文章首次提出神经元实时辨识GPS多径误差方法,它能实时辨识当前时刻GPS接收机输出的GPS信号是否含有多径误差,从而解决GPS多径误差对城市车辆导航定位精度的影响。把该方法用到实际工程中,其结果显示能够有效的消除GPS多径误差对城市车辆导航系统定位精度的影响。

基于虚拟节点道路网络模型的设计及实现

利用传统的基于节点连接的道路网络模型来表达真实世界中的道路网络,其存在的缺陷越来越突出,大大降低了导航系统的鲁棒性。为了消除这些缺陷,首次提出一个新的道路网络模型,即基于虚拟节点连接的道路网络模型,其虚拟节点是汇交路段的各个端点所围成的区域,具有真实道路路口的形状,与传统模型相比,该模型更能表达真实世界道路网络中的交通流,所以它能更好地满足地图匹配理论要求。另外,该模型能很好的表达真实道路路口参数,所以它在交通规划,交通管理和交通流模拟中都有着十分广阔的应用前景。

基于道路轮廓的自动生成道路路心线算法

在对面向车辆导航 GIS(VNGIS)和一般 GIS的共性和区别进行分析的基础上 ,提出了一种基于道路轮廓线的、自动生成道路路心线算法 ,同时介绍了路心线求取的一般算法 ,即先用基于层轮廓三维重建的最短对角线法来生成三角形网络 ;然后由三角形网络生成道路路心线 ;还介绍了在遍历道路网络时 ,几种确定初始轮廓和判断道路路口的方法 ;接着详细说明了单条道路模板跟踪算法 ,在算法中采用了双模板法和轮廓线生长准则 ,从而有效地完成了在道路跟踪过程中对道路轮廓线中白噪声的消除 ;最后叙述了道路网络的遍历算法 .实验研究证明 ,该算法可以快速、精确而又稳健地获取道路路心线 ,因此极大地加快了面向车辆导航电子地图的制作速度和精度 。

基于单目视觉的位置姿态测量系统精度检校方法

针对高精度位置姿态测量系统的姿态检校问题,提出一种单目视觉检校方法。首先分析了合作靶标精度对单目视觉姿态测量精度的影响,利用合作靶标实现视觉高精度姿态测量;然后提出基于正交矢量和动态滤波的联合标定法,标定出靶标坐标系和惯性测量单元之间的转换矩阵关系;最终实现了具备高精度姿态精度的单目视觉检校系统。实验结果表明,单目视觉检校系统静态姿态误差均方根为2.1'',动态姿态误差为4.4'',可以为高精度位姿系统提供姿态精度检校。

重力辅助惯性导航中的重力场多尺度特性研究

重力辅助惯性导航是真正的无源导航,它已成为21世纪无源导航定位技术的主要研究方向之一.本文在进行了一般性的尺度概念及多尺度系统理论概述之后,结合重力场的固有特性,分别从重力场的模型尺度特性、空间尺度特性以及时间尺度特性详细介绍了地球重力场固有的多尺度特性.另外,根据重力辅助惯性导航系统中重力场数据的作用,从利用重力场实时补偿重力误差和重力/惯性组合导航系统中存在的不同模态重力图数据详细介绍了重力辅助惯性导航中地球重力场体现的多尺度特性.总结了重力辅助惯性导航中重力场多尺度特性涉及的关键问题.

基于虚拟传感器的陆地移动目标跟踪原理及其应用

随着无线通信、互联网以及数据库技术的发展和成熟,陆地移动目标导航系统经历了点、面、球三个时期的发展过程,由于数据传输网络等因素引起的时间延迟已严重影响了陆地移动目标监控服务系统的性能,传统的技术方法已不能解决问题,必须探讨新的方法新的技术。为此,本文结合当前技术发展现状,提出了基于实时交通信息的陆地移动目标跟踪原理,充分利用陆地移动目标所处环境的实时交通信息,研究目标状态信息更新策略。通过监控服务系统的应用实验结果显示,在保持原有硬件设备和系统精度条件下,通过本方法可减少90%以上的数据传输量。

南京市华夏银行运钞车实时监控系统的设计及应用

设计了“南京市华夏银行运钞车实时监控系统”，给出了该系统的组成模块以及各模块之间的关系。并提出了一种适合本系统的GPS/DR融合数据与数字地图匹配的一般算法，详细介绍了“南京市华夏银行运钞车实时监控系统”的各项功能。实地路车情况说明，应用本系统可以很好地实时监控和调配车辆。

GNSS软件接收机的框架结构及原型系统开发

介绍全球导航卫星系统软件接收机的基本结构和优点,系统地实现了GPS软件接收机。该结构的硬件部分实现中频信号采样模块,软件部分实现可设置12通道的中频信号处理模块、信号捕获和跟踪、导航电文存储及转换,并针对伪距定位算法部分实现了单点静态定位,考虑的误差源主要包括卫星钟误差、对流层误差、电离层误差和地球自转引起的偏差。定位数据水平精度基本达到15m(95%),几何精度因子(GDOP)值较好的数据可达10m。

星务管理软件框架设计与实现

星务管理软件是星务管理系统的灵魂,而星务管理软件框架为星务管理软件提供一个通用、标准的软件平台。结合微纳探测器软件功能集中化的需求,卫星各分系统的管理软件基本都集中在星载计算机内运行,对星务管理软件进行"一体化"设计;星务管理软件功能复杂,为便于用户软件的可复用和可移植,对星务管理软件采用"模块化"设计。最终实现星务软件功能一体化管理,各功能模块任务按预定模式在星载计算机中运行。

无人机电力巡检中光纤IMU数据采集系统设计

无人机电力巡检作为处理电力线路日常维护和应急处置的高效手段,已逐步取代传统的巡检方式而被广泛应用。为实现电力线路的安全巡检,针对无人机电力安全巡检的飞行平台和特殊环境,在此设计了一种光纤IMU数据采集系统,通过石英加速度计和光纤陀螺仪敏感载体的加速度和角速度信息,利用FPGA并行处理的特点及其丰富的I/O接口,实时采集其输出的原始脉冲数据,并利用多个数字温度传感器通过分布式网络点测试结构实现对光纤IMU多点温度信息的采集。最后将数据打包发送给上位机进行存储、分析和滤波等处理,从而计算出无人机电力巡检所需的位置、速度和姿态等信息,最终实现无人机电力线路的安全巡检工作。