一种北斗+5G试验场景构建及联合定位结果分析

通导融合是综合定位、导航和授时(positioning,navigation,timing,PNT)体系发展的重要组成部分和关键方向。以PNT体系需求以及用户典型应用为牵引,研究了联合定位的融合算法;采用北斗和第五代移动通信技术(5th generation mobile communication technology,5G)这2种PNT手段,设计并构建了2类典型试验场景:室内5G信号定位场景、室外北斗+5G联合定位场景。围绕定位精度这一关键指标开展了试验验证。最后结合未来工业互联网2.0应用以及未来6G的定位预期,阐述了北斗与5G通导融合、一体化的未来发展趋势。

分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统设计与联合定位

单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息估计。首先,设计了基于互补格雷码发射波形的超宽带雷达系统,解决了同频段多台雷达同时工作互相干扰的问题;分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统包括3个雷达节点,并通过无线模块与数据处理中心通信。其次,提出了一种基于行为认知理论和模板匹配相结合的数据同步方法,通过识别各雷达数据中的相同运动状态来解决无线组网雷达慢时同步问题,摆脱了传统同步方法对硬件的苛刻要求。最后,提出基于Levenberg-Marquardt(L-M)最优化算法的雷达位置自估计和目标位置求解方法,实现了无先验雷达节点位置信息下的目标快速定位与跟踪。通过仿真分析与实验验证,该文设计的无线组网雷达系统可以实现目标二维定位与实时跟踪,雷达自身位置的估计精度优于0.06 m,对运动人体目标定位精度优于0.62 m。

基于双联合定位法的500 kV变压器内部放电诊断分析

单一使用常规的超高频法、超声波法以及高频电流法进行带电检测变压器局部放电存在局限性。同时,变电站电磁环境干扰大、变压器运行中持续振动干扰以及其金属封闭结构导致变压器内部局部放电检测与定位成功率低。提出了双联合定位法,即高频电流与特高频联合定位以及声电联合定位法,利用该方法准确判断一起500 kV变压器内部放电的故障,返厂解体检查情况与现场定位结果完全一致,验证了该方法的有效性。

基于GPS/BDS联合定位技术的移动目标动态跟踪方法

为降低定位误差,提出基于GPS/BDS联合定位技术的移动目标动态跟踪方法。在统一GPS、BDS导航系统时空基准的基础上,构建单系统伪距、载波相位量测模型,并利用误差校正模型修正其量测误差;再通过设置合适的权重来改进模糊度计算法方程,以加快模糊度收敛;最后将载波相位观测量作为核心测距信息,伪距观测量作为辅助数据,建立基于卡尔曼滤波算法的定位模型,对移动目标运动位置进行实时估计,并对状态空间进行限制。结果表明,该方法可跟踪移动目标的运动轨迹;跟踪时的可见卫星数量较多,能避免干扰造成的移动目标跟踪丢失问题;且东、北、天顶方向的定位误差显著低于单导航系统,跟踪精度最高为98.46%。

基于北斗和5G的高层建筑密集道路联合定位方法

文章针对北斗定位技术中,卫星信号在城市高层建筑密集区容易被遮挡,导致可见卫星数量下降,进而使得在高层建筑密集区域道路定位精度下降、定位不稳定、误差波动大的问题,结合3GPP R16中引入5G网络的UTDOA定位方法,介绍了一种基于北斗和5G的联合定位方法,并使用MATLAB编程,模拟分析了该联合定位方法在一个高层建筑密集路段的定位过程。试验表明,该联合定位方法相比利用北斗或5G进行单独的定位,具有定位精度波动小、稳定度好的特点,在高层建筑密集区有较高的鲁棒性。

坐标标定的北斗RTK和UWB变电站联合定位方法研究

为满足变电站复杂环境定位需求,保证变电站实地定位结果的精确性,本文结合北斗RTK和UWB定位技术各自的优势,完成对坐标标定的北斗RTK和UWB变电站联合定位方法设计。首先,针对变电站现场施工现状,介绍了北斗RTK和UWB定位技术。其次,从实时动态测量分析、室内外一体化定位模型设计、室内外高精度联合定位系统设计三个方面入手,设计一种基于坐标标定的北斗RTK和UWB变电站联合定位方法。最后,对该联合定位方法的有效性进行验证,验证结果表明:本文联合定位方法具有较高的有效性和可靠性,不仅可以保证变电站定位的稳定性,还能提高变电站定位精确度,完全满足室内外复杂环境变电站定位需求。

基于电声数据融合的变电站GIS设备局放源联合定位方法

由于变电站GIS设备局放信号会受到客观因素的扰动,导致对于局放源的定位结果误差难以控制,为此,本文提出基于电声数据融合的变电站CIS设备局放源联合定位方法研究。将来源于在线监测系统采集到的变电站设备的多源声光数据和来源于原始数据库存储及传感器输出的数据为基础,构建了电声数据融合模型,在定位阶段,构建了以天线阵列中2根存在垂直关系天线为基准的坐标系,结合局部放电源电声数据融合结果的方位角参数,将融合后的局部放电源电声数据嵌入到构建的坐标系,得到具体的局放源位置信息。在测试结果中,定位误差最大值仅为0.068m,明显低于对照组,且传感装置与局放点之间距离的变化对于定位效果的影响并不明显,当距离由0.5m增加至3.0m时,具体的误差增幅仅为0.028m。

考虑信标运动的水下联合定位算法

为融合全球导航卫星系统/声学测量与海底信标之间声学测量优势,同时考虑导航信标因海底洋流等因素而引起的运动,本文提出考虑信标运动的水下联合定位算法,并采用3000 m水深海域的实测数据进行试验计算。试验结果表明:联合定位估计的声速模型与声速测量值之间的差异小于0.15 m/s;与全球导航卫星系统/声学定位相比较,联合定位获得的海底导航信标运动轨迹具有更高的精度,全球导航卫星系统/声学定位及联合定位的基线残差统计值分别为-0.302±0.740 m、0.007±0.169 m;试验区海底导航信标水平运动幅度可达3 m,周期性运动模型可以较好地描述试验区海底导航信标的运动轨迹。

基于UWB的PDOA与TOF煤矿井下联合定位方法

煤矿井下人员和车辆精确定位是煤矿安全高效生产的重要保障。目前矿井人员和车辆精确定位主要采用超宽带(UWB)无线通信技术,其中仅采用飞行时间(TOF)的定位方法需2个定位分站或天线联合测距和定向,存在天线间距大、不便于安装维护、定位误差大等问题。针对上述问题,提出了应用于煤矿巷道一维定位场景的基于UWB的到达相位差(PDOA)与TOF煤矿井下联合定位方法。该方法通过TOF测量定位卡与定位分站之间的距离,通过PDOA判断定位卡的方位,再根据测得的定位卡与定位分站之间的距离和方位,对定位卡进行定位。该方法根据从定位卡发送的无线电信号到达定位分站的2根天线的相位差判断定位卡的到达角度(AOA),不需要很大的天线间距即可确定定位卡的方位,缩短了定位分站的2根天线之间的距离,可将2根天线一体化,便于安装维护,提高了定位精度。煤矿井下测试结果表明,该方法定位精度在15 cm以内;在200 m测试距离范围内,定位精度不受距离远近影响;TOF测距数值稳定在相对其均值±10 cm的范围内,具有很好的稳定性。

水面舰艇对来袭鱼雷联合定位方法

针对传统舰载声呐以及拖曳阵声呐在进行鱼雷预警时缺失鱼雷距离、位置信息,导致鱼雷防御器材效能较低的问题,开展了水面舰艇对来袭鱼雷联合定位方法研究。针对来袭鱼雷方位估计信息误差大、存在野值等问题,提出基于局部加权线性回归的测向信息预处理方法,降低了目标方位估计精度不足引入的定位误差,结合典型鱼雷攻击弹道运动特性,利用卡尔曼滤波算法,建立了目标状态解算模型。同时针对水声信号收发不同时、信号处理延迟等问题,提出时空关联算法,形成稳健声呐联合定位算法。该方法在增强舰船联合作战指挥系统的鱼雷防御能力,维护舰艇安全等方面具有广泛的应用前景。

一种基于多浮标线谱多普勒频移特征的联合定位算法研究

为了利用多枚被动全向声呐浮标对目标进行定位,文章提出了一种基于多浮标观测的目标线谱多普勒变化规律和目标通过特性的多浮标联合定位算法。根据目标、多浮标之间的几何关系,建立求解目标定位点的模型。研究表明,利用一枚浮标的CPA(Closest Point of Approach)距离圆和另外两枚浮标观测的多普勒变化规律,可以同时解算出目标的定位点、航速、航向,最后通过实验数据对模型进行了验证。

无线传感器网络中基于超宽带的TOA/AOA联合定位研究

提出一种基于超宽带(ultra wideband,UWB)信号到达时间估计(time of arrival,TOA)/到达角度估计(angle of arrival,AOA)联合估计的无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)定位方案,只需要一个参考节点就可以实现对其他传感器节点的2D相对定位,并且不需要时钟同步,适合于传感器网络节点的低成本设计需求.利用往返时间(round trip time,RTT)进行TOA估计,给出了基于多径检测的TOA估计算法;利用到达时间差估计(time difference of arrival,TDOA)进行AOA估计,因而无需借助复杂的天线波束赋形技术.同时,分析了定位误差模型对定位性能的影响,并通过IEEE802.15.4a信道下的仿真实验进行了验证,结果表明了所提方案的有效性.

复合材料结构损伤联合定位法试验研究

提出了复合材料结构损伤联合定位法,该法需首先获得复合材料结构在随机激励下的振动响应信号,计算结构的互相关函数幅值向量,通过对损伤结构的互相关函数幅值向量进行光滑拟合作为参考向量,再对损伤情况下的互相关函数幅值向量和参考向量分别进行连续小波变换,得到各自的小波系数,进而求得小波系数差的模,根据小波系数差的模的极值进行损伤的定位。该方法无需进行结构建模和模态识别,在无完好结构信息的情况下就可准确进行损伤定位。最后,还通过蜂窝夹层梁和玻璃纤维层合板的损伤检测试验,验证了该方法的有效性。

迭代时差频差联合定位算法及其性能分析

针对运动观测站对固定辐射源的时差频差联合定位场景,提出了基于迭代方法实现的目标位置求解定位算法,解决了基于时差频差联合定位方法的目标位置求解问题.所提方法将辐射源载频也作为未知量进行求解,利用时差和频率测量方程进行泰勒级数展开,在忽略高阶项的条件下,通过迭代方法求解目标位置和辐射信号载频;分析了时差频差联合定位算法的定位精度,并进行了仿真分析,验证了理论分析的正确性和算法的有效性,为频差定位算法的应用提供了理论基础.

一种新的多站时差频差联合定位技术

提出了一种新的时差和多普勒频差联合定位的方法,该方法首先使用时差定位估计出目标的运动方向,在估计出目标运动方向后使用多普勒频差定位技术来修正时差定位中估计出的目标位置,从而进一步提高定位精度。文中通过计算机仿真模拟出不同布站、不同时差或者频差参数测量误差情况下定位误差变化图,仿真结果证明了该方法的可行性。

三星时差定位系统的多时差联合定位方法

辐射源的定位精度是无源被动定位系统重要的性能指标,如何提高定位精度也是一直被关注的重点问题。在三星时差定位系统中,由于时差的测量精度有限,单脉冲时差定位的精度受到限制。为了提高辐射源定位精度,该文提出一种多时差联合定位方法,即综合利用多个脉冲的时差进行定位。该方法首先计算每个脉冲到达时刻的三星位置,然后联立所有脉冲的时差方程及地球方程,利用非线性最小二乘方法估计辐射源的位置。仿真结果表明该方法能够提高辐射源的定位精度,是一种定位精度比较高的、稳定而有效的定位方法。

一种TDOA/AOA联合定位的算法

针对地面辐射源目标的定位问题,提出一种TDOA/AOA联合定位算法。将一个传感器放置在地面上的一个固定平台上,测量辐射源相对于该传感器的方位角与俯仰角;将另一个传感器放置在一个运动的平台上,根据不同的时刻测量不同的时差量测值,进而建立求解目标位置估计值的最小二乘算法。仿真结果表明:该算法可以有效提高系统的定位精度,特别是TDOA的测量值应用得越多,则定位精度越高。

基于多站的时差和多普勒频差联合定位

讨论了多基站无源雷达的时差和多普勒频移定位算法。给出了时差和多普勒频差联合定位算法,并应用基于Gauss-Newton的批处理方法进行求解,提高定位精度。仿真结果表明,时差-多普勒频移联合定位对定位精度的提高有效可行,也克服了时差定位解模糊的问题。

应用声光联合定位技术的智能视频监控系统

针对传统的视频监控系统只能对某一固定区域监控,监控范围不能覆盖整个监控现场的问题,提出了一种应用声光联合定位技术的智能视频监控系统。在总体设计方案的基础上,以ADSP-BF533芯片为核心设计了系统硬件,并对声源定位算法和系统软件设计流程进行了描述。结果表明,系统的应用能较好地实现监控区域的有效覆盖和移动目标的追踪。

地震波到时与视出射角联合定位方法研究

提出了利用地震波到时和P波初动视出射角联合定位的新方法。经过理论计算和实际地震资料处理结果分析,显示该方法对震源深度分辨有较好的改善,从而提高了地震的定位精度。该方法适合于现代数字化地震观测定位,其地震定位结果对研究地震断层性质和断层的空间展布有重要意义。