基于多相关器的GPS信号质量监测技术

导航卫星的信号质量是影响系统定位性能的一个关键因素,当卫星自身硬件设备或空间传播信号受到干扰时,会导致卫星信号波形失真,用户接收机的伪码相关器产生的相关峰会产生偏差,造成定位精度下降;情况严重时,会使用户失去定位能力。因此,通过对空间信号的监测可以进一步保障系统的服务性能。文中借鉴现有的信号质量监测技术,对GPS信号失真的原因进行了总结,按照TMA、TMB和TMC完成失真信号的建模,并定性分析了对测距的影响。给出基于多相关器的导航信号质量监测方法,使用上述三种模型验证了该判定方法的有效性。

GPS/SPL组合伪距测量的精度因子仿真研究

针对舰载飞机在降落过程中对高精度和高稳定性导航系统的需求,提出了一种舰载伪卫星(SPL)增强GPS导航的技术方案。通过和机载伪卫星方案的对比,分析舰载伪卫星的优越性和可行性。证明了增加舰载伪卫星可以减小几何精度因子GDOP值和降低用户接收机选星的难度,把选星方法由计算四颗GPS卫星的投影四面体体积最大,简化为计算三颗GPS星的投影三角形面积最大。并通过Matlab仿真定量地分析了增强前后的伪距测量的各种精度因子的变化趋势,在GPS高度角在10o和70o之间和伪卫星的高度角在-10o和-90o之间时,GPS/SPL组合导航系统具有最优性能。

基于布尔萨模型的大旋转角坐标转换参数算法

在布尔萨模型基础上提出了一种适合大旋转角三维直角坐标转换的方法,解决了传统方法中的线性模型不适合大旋转角的问题。该算法具有计算简便、收敛速度快、不依赖转换参数初值、便于程序实现等特点。并通过模拟算例验证了该方法的正确性。

北斗伪卫星信号的室内多径传播特性

北斗伪卫星系统因其较强的抗干扰能力和灵活机动的组网能力可以应用于室内位置服务。多径效应是影响伪卫星定位精度的主要因素,因此,掌握北斗伪卫星室内多径传播特性是抑制多径、提高定位精度的前提。本文针对北斗伪卫星特有的信号体制,利用射线追踪法,研究了室内环境下伪卫星信号路径损耗、功率角度分布等多径特性参数,通过Wireless Insile软件,构建了大型商场的三维模型,在此基础上进行了仿真试验验证。结果表明,伪卫星多径数量在非视距条件下会急剧减少,且伪卫星多径分量以相近功率值分布在特定范围的水平方向角内;同时其衰落信道模型服从小尺度衰落,符合瑞利-对数正态分布,大尺度衰落与对数距离路径损耗模型相吻合。

卫星导航接收端反电子欺骗技术比较研究

针对卫星导航系统反电子欺骗需求日益增长这一现状,对卫星导航接收端反电子欺骗的几种关键技术进行了详细介绍,包括基于循环相关捕获的欺骗检测技术、双天线载波相位差检测技术和残留信号检测技术。在此基础上对几种欺骗信号检测方法进行了仿真对比,仿真结果表明,通过上述方法均可有效检测提取欺骗信号,进而达到消除欺骗信号的目的。

伪卫星脉冲信号抗远近效应方法及兼容性

针对伪卫星应用中存在的远近效应及与卫星导航信号的兼容性,提出了伪卫星发射脉冲信号的方法,用来消除远近效应问题,并对卫星信号和伪卫星脉冲信号的兼容性做了分析.首先根据脉冲占空比和信号信干比的关系确定所要采用的脉冲信号的占空比,然后分析此占空比的脉冲信号与卫星信号的兼容性,使得这一占空比在保证脉冲信号的强度下,既能消除远近效应,又可以与卫星信号保持良好的兼容.对脉冲信号和连续信号的捕获以及信号兼容进行仿真.最后利用小型伪卫星分别发射脉冲信号和连续信号,对两者干扰卫星信号的情况进行捕获.实验结果证明,本研究提出的脉冲信号可以有效地消除远近效应,并且保证伪卫星脉冲信号和卫星信号兼容共存.

WiFi指纹定位中改进的加权k近邻算法

针对WiFi指纹定位中传统的信号欧氏距离不能很好地反映各位置点间物理距离的问题,提出了改进的加权k近邻定位算法。首先,在信号距离的计算中引入接收信号强度的方差;然后,根据接收信号强度和物理距离之间的非线性关系引入加权系数,设计了一种信号加权欧氏距离;最后,利用信号加权欧氏距离进行指纹匹配和位置估计,改进了加权k近邻算法。在真实环境下的实验结果表明,信号加权欧氏距离能够更准确地衡量各点之间的物理距离并选择更合理的最近邻参考点。与现有的加权k近邻算法相比,改进的加权k近邻算法能够明显地提高WiFi指纹定位的精度。

基于载噪比加权融合的异步伪卫星室内定位方法

异步伪卫星室内定位系统的钟漂会引起较大的伪距观测值误差,同时多径和室内信号传播效应会加剧时钟同步误差。针对此问题,提出了一种利用伪距双差测量值和伪卫星信号载噪比的室内融合定位方法。载噪比观测量不受时钟同步误差的影响,将伪距和载噪比在观测值域进行组合,以增加观测方程的稳定性。使用无迹卡尔曼滤波对坐标参数进行解算,进一步削弱线性化误差。利用自主研制的伪卫星系统实测数据对算法性能进行了评估,并与传统伪距双差和加权质心定位方法进行了对比,实验结果表明:融合算法的定位精度优于传统两种方法,在伪卫星几何分布较好的情况下,东方向、北方向的定位精度分别达到0.131m、0.036m,在伪卫星几何分布较差的情况下,东方向、北方向的定位精度分别为0.764m、0.362m。所提出的算法对接收机采样时间不同步和多径误差具有较好的抑制作用,且表现出良好的鲁棒性,适用于深度室内场景。

基于多阵元的室内导航伪卫星系统设计

针对伪卫星定位过程中的时钟同步以及整周模糊度求解问题提出了一种基于多阵元的同源伪卫星系统;系统采用固定导航电文参数设计的伪卫星脉冲信号体制,实现了伪卫星信号与卫星信号在商用接收机端的兼容,为伪卫星室内定位的推广与普及提供了基础;同时提出一种应用于该伪卫星系统的载波相位单差定位方法,由于其采用同源时钟,不存在信号间时钟偏差问题,仅需利用载波相位单差消除伪卫星与接收机间的钟差,即可建立载波相位单差方程实现定位解算,减低了算法复杂度;最后搭建伪卫星平台,实现了伪卫星信号的生成与接收,并对伪卫星的信号质量以及接收机端观测数据进行了分析,验证了该伪卫星系统信号设计及定位方法的可行性,对实际工程应用具有一定的借鉴意义。

基于多传感器室内云定位技术研究

目前室内定位技术仍处于探索阶段,正在研究的室内定位技术包括WiFi、Bluetooth、RFID、Zigbee、可见光定位、地磁定位、红外线定位和超声波定位等,通过这些独立的技术手段已经实现5~10 m的室内定位精度,但是在工作过程中这些技术手段往往存在可靠性、连续性和稳定性不足的现象,难以满足大众位置服务和应急救援的需求。在研究智能手机的WiFi、蓝牙和地磁等多传感器的基础上,提出了一种混合室内云定位技术,通过基于深度学习的多层指纹特征提取技术、基于众包数据的指纹数据更新技术,最终实现可靠连续稳定的定位结果,达到优于3 m的室内定位精度。

基于双频的室内基站定位方法

针对当前室内基站定位范围小、定位基站布设繁密的问题,提出一种基于双频的室内基站定位方法。从初始值敏感性和覆盖范围两方面出发,对二维、三维2种定位方式进行建模分析。分析结果表明,当高度设定在一定值时,可以有效减少定位对初始值的依赖,同时二维、三维的1m精度定位范围得到有效扩展。此外,结合仿真结果给出了二维、三维定位时的室内基站布设网络架构。

GPS/BD伪卫星脉冲信号捕获特性分析

脉冲图案设计是当前解决伪卫星远近效应的有效方式。针对当前伪卫星信号捕获不易的问题,在GPS/BD双系统伪卫星平台的基础上,对伪卫星脉冲信号的捕获性能从脉冲信号伪卫星间和伪卫星对接收机的影响进行仿真分析。仿真结果表明,伪卫星信号占空比和是影响卫星信号接收的主要原因,伪卫星间的干扰主要与跟踪环路被激励和部分自相关偏差有关。

基于注意力机制与神经架构搜索的实时语义分割网络

在实时语义分割的传统应用中,往往会为了加快模型推断的速度而遗失一些重要的低级细节和高级语义特征,尽管目前推出的许多方法可以使延迟和精度2个指标保证一定平衡,但在特征处理上却未实现对细节信息的高效提取以及聚合。在速度方面,算力开销巨大的分割模型往往在图像分割的实时帧率上差强人意,为解决此问题设计出了一种使语义分割网络能够在低延迟的环境要求下实现高效像素分割的改进结构,先是通过神经架构搜索和自适应注意力机制集成多分辨率搜索分支架构生成师生网络分支,然后用师生蒸馏网络得到具备低延迟和高精度的轻量级网络模型。既可以在硬件资源约束的情况下完成对复杂环境的实时任务处理,也能在Cityspaces数据集上展现出优良的准确率,测试集的分割精度达到了72.2%。

PCU-Net:基于改进PCN的点云补全均匀算法

激光雷达采集的点云数据往往是稀疏且无序的。对于需要通过处理三维点云的研究来说,直接处理激光雷达采集的数据容易产生差错,需要对采集的点云进行预处理。现有算法致力于恢复点云的拓扑结构,忽略了稀疏的点云容易丢失特征信息。针对上述问题,提出了一个神经网络,可以将原来残缺、稀疏的点云生成为完整、密集、均匀的点云,称为点云补全均匀化网络(Points Completion Uniform Net,PCU-Net)。该网络基于点云补全网络(Point Completion Network,PCN)引入了一种能够快速提取全局特征的轻量化结构,并在解码器中补全和稠密化点云。还提出了一种精炼器模块,从输入中保留原始细节,通过最远点采样(Farthest Point Sampling,FPS)和点特征残差网络均匀化点云。在开源数据集Visionair上通过实验对比,该算法在点云补全上较目前主流补全算法有所提升,并在点云均匀化和稠密化上取得良好的效果。

基于自适应控制采样的RRT^(*)足路径规划算法研究

针对传统渐进最优快速随机搜索树(Rapidly Exploring Random Tree Star,RRT^(*))算法在无人车全局路径规划时,由于初始路径生成方式基于随机概率,导致目的性较差,使得初始路径的生成时间过长;在复杂环境下,算法的采样区域过大,增加了额外计算量,导致算法计算速度较慢的问题,提出了一种基于贪心策略(Greedy Algorithm,GA)和自适应控制采样范围的改进的RRT^(*)算法。在初始路径生成时引入GA,缩短初次路径生成所需的时间,从而缩短算法整体所需的时间;寻到目标点生成首次路径后,加入决策条件限制,将采样点限制在生成树的附近,减少算法的无关计算量。仿真试验结果证明,改进后的算法生成首条路径速度快了约169%,有限次采样后路径缩短了约10%,整体所需时间减少约13%。所提出算法加快了路径生成的速度,减少了寻找目标所需的时间,为后续同类算法的改进提供参考。

一种基于加权因子调节的伪卫星室内定位方法

基于伪卫星载波相位差分的室内定位方法成为提高室内定位精度的一种手段。由于多通道伪卫星发射天线的老化、损坏等原因,引起所输出的载波信号相位误差变大,进而导致定位误差变大。针对该问题,提出了一种加权因子调节的多通道伪卫星载波相位差分室内二维定位方法。引入了基于多通道伪卫星的载波相位差分定位方法,在此基础上对不同输出天线的载波相位误差进行加权因子调节,减弱病态天线输出的载波对定位精度的影响。仿真实验表明,该方法在发射天线的老化、损坏条件下,能够有效地提高室内二维定位精度。

基于蚁群算法的水下潜器全局路径规划技术研究

全局路径规划是水下潜器智能控制的关键技术之一,其任务是在已知障碍物的环境中按照某一最优指标寻找一条从起始点到目标点的无碰路径。文章使用蚁群算法对水下潜器三维空间全局路径规划问题进行了研究,讨论了三维空间的抽象环境建模方法,依据安全性、经济性和路径最短原则设计了算法适应值评价函数,综合利用迭代最优和全局最优信息设计了信息素更新规则,仿真结果验证了算法的正确性和有效性。

基于相关移位BOC(n,n)无模糊度捕获算法

GPS现代化过程中,为避免导航信号频段间的互相干扰,采用了BOC调制技术来实现频带资源的合理利用.但是经过BOC调制的信号的自相关函数会存在多个副峰,这将会使捕获存在模糊性.针对这一问题提出了一种新的无模糊度捕获算法,根据BOC单元相关函数的特性,通过与移位半个码片取反后的新函数相乘,最终实现消除边峰的能力.仿真分析表明,本文提出的算法可以削弱副峰的干扰,使主峰跨度减小到半码片宽度,捕获灵敏度同ASPeCT方法,但均峰比比ASPeCT方法提高约10%,计算量也减少了40%.

表面测量的差动电容传感器研究

根据差动电容传感器测量微位移的原理和变压器电桥所具有的其变比为实数且稳定性高、变比精度高、灵敏度高及工作频率范围比较宽的特点,本文提出将差动电容传感器与变压器电桥相结合来测量转子表面的方案并给出各参数之问的关系;分析了影响传感器测量精度的因素。

基于组合导航系统的嵌入式实时数据库研究

文中分析了VxWorks嵌入式操作系统中的实时数据库组成,构建了嵌入式实时数据库模型,对嵌入式数据结构、内存数据库和历史数据库进行软件设计,实现了嵌入式数据库在组合导航系统软件中的应用。