基于多节点到达时间差的相对位姿测量系统

在AUV对接逼近阶段,光学成像敏感器位姿测量性能受水下杂散光干扰和姿态角增加而降低。针对这个问题,提出一种新的基于多节点信号到达时间差的相对位姿测量方法。对接平台配置多个声发射换能器,同步发射具有多址能力的声信号;AUV配置多接收换能器,利用测量的到达时间差结合换能器节点的几何位置关系,通过线性迭代直接解算AUV与对接平台之间的相对位姿,保证定位精度,节省运算开销。仿真结果表明,所提出测量算法精度高,能够满足水下对接逼近阶段的相对位姿测量需求。

到达时间差测量处理技术

短基线时差法测向体制原理简单,但需要现代化的时间间隔测量技术。本文给出一种到达时间差(DTOA)的测量处理方法,并给出实验结果。

多路相差比对信号到达时间高精度测量技术

描述了一种通过多路数字相移和精确时钟相差比对实现对脉冲信号到达时间高精度测量的方法,其测量精度可以随多相时钟相位比对通道数的增加而进一步提高。实际测试表明,该方法可在不增加时间测量系统实时处理速率的情况下有效提高对信号到达时间的测量精度。

多点定位系统脉冲到达时间测量技术研究

论文研究了机场场面多点定位系统(Multilateration,MLAT)传统脉冲到达时间测量技术(固定门限测量),分析了其误差引入因素及相应消除方法。从脉冲沿到达时间的精度、统计估计方法的最优估计提出了一种差分匹配滤波法测量脉冲到达时间。最后,在差分匹配滤波法的基础上,从提高信噪比的角度提出了一种改进的多脉冲积累差分匹配滤波法。

基于遗传-拟牛顿混合算法的到达时间差定位

结合遗传算法的群体搜索性和拟牛顿迭代法的局部细致搜索性,提出一种基于遗传-拟牛顿混合算法的到达时间差定位方法。该方法利用遗传算法进行全局迭代,当收敛结果达到满意值后将其作为拟牛顿迭代的初始值继续迭代,直至得到精确解,由此克服遗传算法后期搜索效率低以及拟牛顿法对初始值敏感的缺陷。仿真结果表明,在参数设置合理的前提下,相比遗传算法和拟牛顿法,该混合算法性能稳定,具有较快的定位速度和较高的定位精度。

脉冲星TOA测量误差及几何精度分析

利用信躁比估算法对脉冲星数据库中适宜导航的脉冲星进行了脉冲到达时间测量误差计算。分析了测量误差随观测时间及探测器面积的变化情况。在此基础上,指出了在DOP值分析中脉冲星导航与GPS的不同点;按照脉冲到达时间TOA测量误差较小原则给出了10组脉冲星优选组合。分析了DOP值随观测时间及观测脉冲星数的变化情况。

基于改进圆模型的到达角度和时间估计

为提高对到达角度(AOA)和到达时间(TOA)估计的准确性,引入了"有效散射体"和"反射概率"两个有明确物理意义的概念,在单反射圆模型的基础上提出一种改进圆模型,推导出AOA和TOA的分布表达式。仿真结果与实测数据对比表明,相对单反射圆模型而言,改进圆模型的AOA和TOA的估计值与实测结果吻合得更好。

基于UKF-IMM的方位-到达时间空-海机动目标的跟踪

探讨了机动目标无源跟踪(PMTT)中基本的非线性估计问题,介绍了无味卡尔曼滤波(UKF)算法的设计思想与具体实现,用UKF代替原交互多模(IMM)中的扩展卡尔曼滤波(EKF)得到UKF-IMM估计算法,特别针对空—海单站只测方位—到达时间PMTT问题分别应用UKF-IMM和EKF-IMM进行了对照研究,建立了问题的离散非线性滤波估计模型,设计了典型的应用场景,给出了Monte Carlo仿真结果;表明UKF-IMM滤波算法具有更高的估计精度和收敛特性,滤波的一致性较好,更加适合解决非线性较为严重的PMTT问题。

罗兰C TOA-ASF测量系统设计与实现

附加二次相位因子(ASF)是影响罗兰C导航/授时系统精度的主要因素。进行ASF修正主要有理论预测法和实测法两种。针对罗兰C到达时间ASF实测修正的需要,本文给出了ASF测量系统的测量原理和测量系统组成,详细介绍了测量系统的设置、软硬件设计。车载试验表明,该测量系统的设计是成功的,能够满足ASF实测的需要。

基于并行分层时间间隔测量的TDOA定位算法研究

基于到达时间差(TDOA)定位算法要求精确地时间同步技术作为支撑.由于传统时间同步技术精度低导致TDOA定位结果有偏差,提出一种基于并行分层次时间间隔测量的到达时间差(TDOA)和到达信号增益比(GROA)联合定位算法.基于TDOA与GROA联合定位模型,构造含拉格朗日系数的优化函数,然后采用约束加权最小二乘算法(TSWLS)来进行求解;同时,采用并行分层时间间隔测量法来控制定位算法的时间同步.实验分析表明,该算法相比较传统的TDOA定位算法而言,定位精度提高了25 d B,并且具有相对较高和较稳定的定位精度.

X射线脉冲星导航时间测量电路的设计

在X射线脉冲星地面实验系统的仿真源所产生的X射线并经过前置电路转换成光子脉冲的基础上,设计了一种高精度的光子脉冲到达时间测量电路。该时间测量电路采用Xilinx公司的Virtex 5开发板,利用粗时间测量与细时间测量相结合方法,得到从75ps到99 year的高精度大动态范围的时间测量数据。实验仿真结果表明,该时间测量电路具有测量时间动态范围大,精度高,实现成本低,电路稳定性好等特点,为X射线脉冲星导航定位系统的后续数据处理电路提供了高精度的X射线光子脉冲到达时间数据。

基于5G毫米波到达时间差的室内定位算法

随着第五代移动通信技术(5G)时代的到来,以毫米波通信为代表的技术得到了日益广泛的关注.5G毫米波信号的带宽大、频率高、时延短,并且信道稀疏,所以能够为基于到达时间(TOA)和基于到达时间差(TDOA)的定位提供更加准确的测量值,有利于实现高精度的室内定位.研究了三种应用于室内的5G毫米波TDOA定位算法,并结合卡尔曼滤波进行了试验验证分析与比较.结果表明,基于5G毫米波的室内静态定位精度可达0.2886 m,动态定位的精度可达0.6076 m.

利用沿锁定载波相位测量脉冲到达时差

传统的单独利用脉冲沿、载波相位或中频相关的方法测量脉冲信号的到达时间差(TDOA)都不容易达到较高的测量精度,为了实现高精度时差(皮秒量级)测量,在分析这些方法的基础上,提出了利用脉冲沿来锁定载波相位实现宽带(初步设计实现了250MHz的带宽)、大动态脉冲信号TDOA的一种测量方法,给出了其实现的具体流程并分析了能够达到的测量精度。目前该方法在实验室条件下已经实现了10ps的测量精度,可用于短基线时差定位系统。

相对导航TOA测量误差模型的提取和综合方法研究

相对导航TOA测量的误差模型，对于设备测试和系统鉴定来说是非常必要的：本文主要包括四个方面：(1)如何提取信号的误差成分，以生成系统误差模型库；(2)如何利用系统误差模型库，生成并综合信号：(3)如何进行多变量模拟测试，以确定不同实现之间的相似性和相异性；(4)如何测试相对导航性能，以及算法的有效性．

减轻TOA和AOA定位系统非视距影响的方法

结合圆位置线误差、直线位置线误差与参数误差的关系,该文提出了一种利用所有基站测量的波达时间与最近一个基站测量的所有多径的到达角进行混合定位的方法.在该方法中,对波达时间用测量的波达时间总是大于等于视距传播时间进行约束,对到达角用GBSBCM确定的最大角度扩展进行约束,以有效减小非视距传播的影响,提高定位精度.仿真结果证明了该方法的有效性。

IMU/TOA融合人体运动追踪性能评估方法

随着物联网和体域网的飞速发展,人体运动追踪技术在医疗、安防等领域得到了广泛应用.针对传统惯性人体运动追踪系统存在累积误差和漂移的问题,本文提出了一种基于IMU/TOA融合的人体运动追踪方法.通过对融合系统克拉美罗界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB)的推导,从理论上证明了IMU/TOA融合方法的有效性.实验结果可以看出,本文提出的基于IMU/TOA融合的人体运动追踪方法,在空间性能和时间性能两个方面都有较大的提升.

一种高精度的X射线脉冲星导航TOA估计方法

针对X射线脉冲星导航(XPNAV)系统的基本观测量——脉冲到达时间(TOA)的估计问题,提出一种高精度的TOA估计方法。该方法基于特征子空间分解类算法的高精度的参数估计特性,首先通过细致分析标准轮廓与折叠轮廓之间的互相关结果,构造新的观测方程;然后对该方程进行特征值分解得到两个相互正交的特征矢量;最后利用两个特征矢量之间的正交性完成TOA估计。数值仿真结果有效校验了算法的性能。

时间偏移下的多源目标精确定位方法

采用到达时间(TOA)测距实现源目标定位的方法比较简单,因此在无线传感器网络定位领域得到了广泛的应用。将TOA定位模型转化为线性优化问题,提出了一种存在时间偏移下的多源目标精确定位方法。该方法将定位计算过程分成两步,包括多源目标位置初始值估计和优化计算过程。两步计算方法将定位结果用代数解表示,避免了数值计算过程中的局部最优问题。仿真分析了时间偏移量及噪声大小对定位误差的影响。结果表明即使存在较大的时间偏移量,优化计算后的定位误差也能非常接近于克拉美罗(CRLB)下界值。

虚拟阵的TOA定位算法

为了改进经典的多维标度测量(MDS)定位法中一次测量一次定位的精度不高的缺陷,提出一种新的动态MDS虚拟阵定位算法,该算法简单,计算量小,便于实时处理。仿真结果显示在虚拟测量次数多于4次时,该算法性能明显优于Chan+虚拟阵定位算法及经典的MDS定位法,并且虚拟次数越多,该算法的性能越好。经典的MDS定位法相当于测量次数为1的无虚拟时的该文算法。

Chan算法在海上声源定位测量中的应用

针对到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)体制下海上声源定位测量问题,研究了Chan算法在定位测量中的应用。建立了基于TDOA体制的海上声源被动定位模型,推导了Chan算法求解TDOA定位方程的步骤,采用了蒙特卡洛数值方法对Chan算法与初始值选择真值的泰勒(Taylor)级数展开法在不同阵元数条件下的定位精度进行了比较,得出了Chan算法在海上声源定位测量中应用条件及基阵布设原则。仿真结果表明,在一定条件下,Chan算法可应用于海上声源定位测量且定位精度较高,研究结果可为海上声源测量系统定位算法设计及基站布设提供参考依据。