卷积-长短期记忆神经网络超宽带定位方法

针对室内视距环境下超宽带(UWB)观测值中的测距误差影响定位精度的问题,提出一种基于卷积神经网络与长短期记忆网络(CNN-LSTM)相结合的UWB测距误差改正模型:将基站与标签之间的测距值和Chan算法解算的标签初始坐标作为卷积神经网络(CNN)的输入,借助CNN良好的数据特征提取能力,充分挖掘UWB测距值的特征;然后利用长短期记忆网络(LSTM)进行进一步的特征学习,并进行训练和预测UWB测距值,以减少测距误差对UWB测距值精度的影响;最后,利用高斯-牛顿迭代算法求解出最终的UWB定位结果,同时,建立多项式和指数函数UWB测距误差改正模型,并与本文方法进行对比分析。实验结果表明,在静态和动态实验下,基于CNN-LSTM网络模型结果的精度均优于其他2种模型,证明该算法可有效降低测距误差,提高UWB的定位精度。

惯性辅助强多径环境中的北斗三频周跳探测与修复

针对北斗三频信号,引入了惯性信息辅助周跳探测与修复,建立了北斗/INS松组合模型,提高了多径误差严重影响下的BDS周跳探测成功率和修复率。在常规伪距-相位组合与几何无关组合探测三频周跳的基础上,提出了INS定位辅助的北斗三频组合法,构建了INS辅助的周跳决策量,分析了INS定位误差对周跳探测的影响。该方法克服了周跳探测受伪距观测值精度影响的不足,实现了北斗系统多径环境中的小周跳探测。试验采用船载INS/BDS三频组合系统进行数据实测分析,结果表明,在水面强多径噪声环境导致传统三频探测模型失效的情况下,该方法显著提高了探测成功率与修复率,并适用于低频北斗观测数据。

北斗三频观测值强电离层条件下的周跳探测与修复

采用伪距相位组合和无几何相位组合作为周跳探测量,分析了无几何相位组合的漏探率和误探率,并给出了该组合的适用条件。针对强电离层条件下误探率较高的缺点,提出了采用RBF(Radial basis function)神经网络模型对一阶电离层延迟变化量进行预测,并根据预测残差判断周跳是否发生,采用电离层延迟改正的相位组合周跳估值进行周跳修复。利用电离层活跃期间的北斗三频观测数据验证所提出的算法,实验结果表明:该模型即使在大磁暴发生期间也能够准确地探测出所有周跳并正确修复,不存在不敏感周跳组合,同时误探率在0.3%以下。

基于三维激光扫描技术的交通事故现场处理方法探讨

本文探讨了一种全新的交通事故现场勘查的方法,即通过对模拟事故现场扫描获取三维数据,进行事故车辆三维建模并绘制现场平面图和三维实景图。证明三维激光扫描技术能够快速测量事故现场连续的三维数据,减少事故处理对交通的影响。

“三高”型学生会的建设

高校中的学生会是学生自我锻炼、自我提高的基层学生组织。学生会纽带式的存在方式往往使得其自身出现监管不力、组织涣散、作风官僚、面向对象狭窄和组织力低下等弊端。只有解决了这些问题,高校的学生会才能变得更有价值,真正成为培养学生实践能力和全方位才能的地方。本文针对高校学生会的弊端,探讨建立一种"三高"型学生会,即高水平、高效率和高凝聚力。

GPS/BDS分类组合定位的指数加权Helmert方差分量估计法

针对北斗卫星导航系统(BDS)星座结构复杂、不同类型卫星观测值残差差异较大的不利条件,将BDS系统中IGSO、MEO、GEO 3种卫星的观测值进行分类定权,提出一种顾及历史权比的指数加权Helmert方差分量估计法来精确确定不同系统之间观测值的权阵。为了验证该方法在GPS/BDS组合定位中的有效性,采用单点定位模型分别进行静态和动态导航实验,并将其定位结果与等权模型以及不考虑指数加权的Helmert方差分量估计方法进行对比。结果表明,采用改进的加权方法,在东、北、天3个方向的定位精度均获得显著提高,在静态条件下,相对于等权模型,改进方法 3个方向的定位精度提高幅度分别达到50.0%、51.0%和42.0%;在动态条件下,定位精度提高幅度分别为10.0%、8.0%和9.0%。特别在卫星数量较少、卫星几何图形强度较差时,定位结果的改善效果更为明显。

山丘地带三角高程测量应注意的事项

三角高程测量是高程测量中最常用的一种测量方法,影响其精度的有环境因素、仪器因素、测量方法等一系列内外因素。本文通过分析在山丘地带进行三角高程测量时可能导致误差的几个方面,从而探讨出一种精度更高、更适合在山区地带利用全站仪进行三角高程测量的方法。

单站区域实时电离层异常改正拟合模型研究

针对传统电离层模型受伪距数据质量制约,局部或某时刻误差较大以及实时性不高的问题,提出一种拟合模型。利用CODE提供数据进行季节性时间序列法(Holt-Winters’)得到预测模型,将其与所求区域内基于接收机的多频载波相位平滑伪距法得到的球谐多级模型进行比较,经异常条件判定,使两种方法的结合可以充分发挥各自优势。对比验证分析模型与传统模型精度结果,结果表明,在所求测站MIZU上空及周边区域内建立模型相比于载波相位平滑法,日测点上空电离层(VTEC)的均方差(RMSE)提高3.992,稳定度提高59.44%;较预测模型法,日VTEC的RMSE提高3.458,稳定度提高53.99%。该方法有效提高预测模型实时性,削弱计算模型的不稳定性,提高电离层模型精度,支撑北斗导航研究。

动态EIV模型及其总体卡尔曼滤波方法

针对求解动态EIV模型时未考虑状态方程中状态转移矩阵误差的问题,本文建立了一种能够同时顾及状态方程和观测方程中各量误差的动态EIV模型。推导了针对该动态EIV模型的总体卡尔曼滤波方法及其近似精度评定公式。对比分析了本文总体卡尔曼滤波方法与已有总体卡尔曼滤波方法及总体最小二乘方法的异同。算例结果表明,本文方法统计上要优于标准卡尔曼滤波方法和已有的总体卡尔曼滤波方法。

GNSS/INS组合导航系统初始对准及其故障修复研究

全球卫星导航系统可在无遮蔽环境中为用户提供高精度、低频率的导航定位服务,但在复杂环境中,GNSS信号易被遮挡或干扰。惯性导航系统经过初始化后,能够独立自主提供高频率、连续的位置、速度和姿态信息。通过二者合理结合,能够在遮蔽或半遮蔽环境中为用户提供连续且可靠的导航解。本文重点研究了GNSS/INS组合导航系统初始化及其故障修复方法,内容包括高精度惯导快速自对准技术、大失准角故障处理、磁力计辅助MEMS IMU抗差自适应姿态融合、神经网络辅助GNSS/INS组合导航系统故障识别与修复和惯导辅助BDS三频周跳探测与修复技术等,主要研究成果如下:(1)初始对准的精度和速度将直接影响惯性导航系统的导航定位性能。

多运动状态下自适应阈值步态检测算法

多种运动状态情况下,由于对步行者航位推算系统中步态检测不准确,导致推算定位误差增大。针对上述弊端,提出了多运动状态下自适应阈值步态检测算法。首先,通过改进的多阈值的步态检测算法,改善支撑区间检测的准确性。然后利用随机森林算法识别站立、走路、跑步、上楼和下楼等五种常见的室内运动状态,自适应匹配相应的步态检测的阈值,以实现多运动状态下的精准步态检测,提高行人航位推算系统精度。实测结果证明,相对于传统固定阈值检测算法,该算法平面定位精度提升33.1%,步态检测精度提升89.4%。

一种波峰波谷检测的智能手机计步算法

提出了一种面向智能手机的波峰波谷检测计步算法,以合加速度模值的周期性变化为依据,采用移动平均法对合加速度模值进行滤波处理,基于前后两个相邻时刻滤波后合加速度模值识别波峰和波谷,利用识别的首个波峰和波谷以及滑动窗口法完成后续波峰和波谷检测,并借助最小值函数实现步数统计。2名实验人员平端智能手机在211 m走廊内开展计步实验,所提出算法的计步准确率为100%,与常用算法相比,精度提高了1.01%以上;在多种活动下开展计步实验,提出算法的计步准确率为98.75%,与常用算法相比,精度提高了8.75%以上。实验结果表明,提出的算法对于不同行人、不同步速和多种活动可以实现准确计步,优于常用算法,且能够在大众智能手机上流畅运行。

基于Anubis多模多频GNSS数据质量检核性能验证与分析

针对传统主流软件难以对多系统、多模多频混合全球卫星导航系统(GNSS)数据进行全方位多层次质量检核,尤其是对北斗卫星导航系统(BDS)等新兴系统不支持的问题,引入阿努比斯(Anubis)软件。在分析其主要功能及使用方法的基础上,通过与主流软件进行全方位对比,利用其与数据格式转换、元数据编辑及数据质量检查(TEQC)软件分别对实测数据进行质量检核和性能分析,并根据其在不同定位环境下的性能表现,验证其可用性。实验结果表明Anubis数据质量检核结果与TEQC相当,但对各数据质量指标的分析在统计上更加细化。其对不同环境下的多系统数据反应灵敏,可用性强。

双频Android手机GPS/BDS伪距单点定位增强方法与性能评估

针对双频GNSS手机不同运动状态下的定位性能,从原始观测值质量入手进行分析,设计并比较了多种定位算法的有效性。首先,采集了华为mate30、荣耀20pro、小米10三款双频手机的原始观测数据,从DOP值、信噪比、伪距残差等方面对观测数据质量进行了分析评估。其次,设计了静态和动态实验,利用最小二乘法(LSM)、加权最小二乘法(WLS)(高度角定权、信噪比定权)、Kalman滤波法进行单点定位解算。静态测试结果表明,基于LSM的三款手机定位精度在E、N方向上分别优于2.04m和2.24m,信噪比定权相比高度角定权可使平面定位精度平均提高8.5%;动态测试结果表明,Kalman滤波可有效提高精度性能,平面定位精度平均提高7.2%,但三款手机的动态测试表现明显低于静态测试。

基于北斗三号研究高阶电离层对对流层参数的影响

2020年6月23日,北斗三号全球卫星导航系统星座部署完成。本研究选取了基于北斗三号的亚洲地区2021年4~7月份的六个IGS测站数据来研究高阶电离层延迟对对流层参数估计的影响。实验结果表明,太阳活动正常时,高阶电离层延迟产生的影响在对流层中的天顶总延迟能够达到2.2mm,南北梯度延迟达到5.6mm,东西梯度延迟高达9.9mm,可降水量最大为0.34mm;当太阳活动异常时,高阶电离层对于对流层参数估计产生更大的影响。

测距误差改正的超宽带定位系统研究

针对超宽带定位系统存在的测距误差影响定位结果的问题,该文分析了超宽带定位系统测距误差变化规律,并给出了误差改正模型。在定位过程中,首先对测距信息进行误差模型改正,随后基于双向测距的TOA定位方法,利用chan算法和高斯-牛顿迭代算法解算出定位结果,并通过动静态实验对比测距误差改正前后定位结果。结果表明,利用误差改正后的测距信息进行定位解算,能够有效提高系统的测距和定位精度。

面向智能手机的改进有限状态机步态探测算法

针对室内定位行人航位推算中步态探测算法步数识别准确率不高、同步控制不精确及位置估计偏差较大等问题,提出了一种面向智能手机平端活动的改进有限状态机步态探测算法。通过设定有限状态对应步行过程合加速度变化趋势,利用相邻合加速度差值和上/下坡次数阈值实现步数识别和步态周期估计。在211 m走廊内由2名实验人员分别平端智能手机开展实验,结果表明,改进算法的步数识别准确率为100%,每一步的平均识别时间提前了0.004 s,平均位置误差为0.384 m,相比于自相关分析和加速度差分有限状态机算法,识别准确率、同步控制精度和位置估计精度分别至少提高了0.7%、60%和21.15%。改进算法在步数识别、同步控制及位置估计方面优于现有算法。

超宽带定位的降噪方法研究

针对超宽带定位中原始观测数据存在的高频噪声影响定位结果的问题,该文利用小波变换、Vondrak滤波、卡尔曼滤波3种方法分别对原始观测数据和定位结果两种方案进行降噪处理,并通过静态实验对比了降噪前后定位结果精度。结果表明,在两种降噪方案中,3种方法都能够有效提高定位结果精度,且卡尔曼滤波方法的效果最优,此外,对于同一点位,两种降噪方案得出的定位结果精度基本一致。

简化磁力计非线性误差模型的快速校正算法

针对传统的磁力计校正算法中存在的误差模型复杂、计算时间长、需要保持水平姿态和已知航向信息等弊端,该文从磁力计误差特性入手,推导并建立了简化的磁力计非线性等效误差模型。基于动态调整策略对传统的LM算法进行改进,并利用改进的LM算法求解误差模型,减少计算过程中的迭代次数,实现了磁力计误差的快速估计。实验表明,该方法在有效保证磁力计校正精度的前提下,迭代次数减少25%,计算速度提高了65.59%。

顾及BLE信标几何优化的室内测距定位方法

低功耗蓝牙(BLE)室内定位是位置服务的研究热点.现有BLE测距定位方法依靠接收信号强度(RSS)选择邻近信标,容易获得位置较远的信标,导致较大定位误差.为准确筛选邻近BLE信标并提高定位精度,提出了一种顾及BLE信标几何优化的室内测距定位方法.首先,构建了基于最小二乘的路径损耗模型,将RSS转换为距离;其次,提出了BLE信标优选方法,充分考虑了信标的先验几何分布;最后,根据不同的几何分布估算位置,设定某一信标不可用开展实验.结果表明:提出方法的平均定位误差为1.436 m,均方根误差为1.139 m,与常用方法相比,平均定位误差和均方根误差分别减小了20.5%和12.8%,最大误差减小了0.706 m.提出方法可以提高BLE室内定位精度和稳定性,抑制较大误差.