差分GPS水下立体定位系统

差分GPS水下立体定位系统包括GPS差分基准站、GPS浮标、水下收发机、船基控制中心四部分。差分基准站提供GPS差分改正,实现浮标内置GPS高精度实时定位。GPS浮标完成水上和水下的集成,检测水下收发机发射的定位信号并测量信号到达的时间,同时将各种数据发送到船基控制中心。船基控制中心接收各个浮标的数据后实时解算水下收发机的位置,同时将结果发送给水下收发机。本文首先对系统的总体构成和各个部分的功能进行了介绍,然后详细推导了系统定位算法,最后结合系统试验情况给出了系统试验精度统计结果。

DGPS水下立体定位系统的解析求解算法

差分GPS水下立体定位系统通过测量目标到两个浮标的距离差来进行空间定位,由于这种双曲线定位模型在进行迭代计算时容易发散,所以本文根据空间浮标和目标的空间几何关系,提出了一种空间双曲线交会的直接算法,该方法能够直接求解目标点的空间坐标,且不存在定位结果的发散问题。

水下GPS系统的稳定性分析

本文针对水下GPS系统的双曲面定位模型,提出了双曲面定位系统的稳定性概念,通过分析双曲面定位的有解条件,指出观测误差与有解条件的矛盾是双曲面稳定性问题产生的根源;给出了两种求解双曲面定位模型的非稳定性区域的方法;通过对双曲面PDOP值计算方法的分析,证明了全局对称点是系统的最不稳定点。

基于最小二乘优化的加权DV-Hop改进算法

针对传统DV-Hop算法定位精度差的问题,加权DV-Hop算法优化了待计算节点的平均单跳距离。在存在GPS定位误差的情况下,对加权DV-Hop算法进行了改进,利用最小二乘法优化全网信标节点的平均单跳距离,利用二次曲线算法代替三边测量法。随机单次仿真的平均定位误差较传统算法降低13.01%,较加权DV-Hop算法降低8.94%,重复实验仿真结果同样表明算法精度、稳定性有显著提高。