一种导航新技术:协作机会导航

现实环境下,包含多种无线电信号,当GNSS系统使用受到限制时,利用周围射频环境中的机会信号提取定位和授时信息,通过多个机会导航接收机共享信息,构建并不断完善所需信号的整体框架,形成了被称为协作机会导航的新型导航体制。本文介绍了协作机会导航的产生背景和基本思想,从环境可观测性角度,讨论了协作机会导航的实现方法,并对协作机会导航系统的应用前景进行了展望。

面向同频干扰环境的5G机会信号定位算法研究

针对全球导航卫星系统(GNSS)拒止环境下定位精度难以保证的问题,该文设计了一种基于新无线电(NR)机会信号的定位方案,并提出一种基于干扰消除子空间追踪(ICSP)算法,解决超密集网络(UDNs)和异构网络(HetNets)环境中同频干扰对定位观测量提取精度不足的问题。通过仿真实验和通用软件无线电外设(USRP)半实物仿真,验证了ICSP算法在复杂网络环境中优化5G机会信号接收机性能、提高定位精度上的有效性。

多源机会信号飞行器EKF融合导航方法

该文考虑多源异构机会信号情况下的飞行器导航问题,提出一种新型扩张卡尔曼滤波融合导航方法。首先,针对5类典型的机会信号,构建机会信号测量值模型。然后,采用中心式交互结构,设计可自由增减导航机载模块的融合导航框架,具体包括3部分:局部机载设备的定位预报模块、局部机载设备的测量更新模块、中心融合计算模块。通过交互中心融合计算模块与局部机载设备的信息,迭代更新当前飞行器的位置预估值。进一步,给出所提出融合导航方法的误差分析结果,并且建立基于估计误差方差最小化的融合权重优化选取方案。

基于运动单站的LTE辐射源定位技术

长期演进(LTE)信号具有覆盖范围广泛、带宽大、自相关特性良好、抗衰落能力强及发射功率大等诸多有利于定位的优点,是一种可用于定位的主要机会信号。基于LTE信号的定位方法需要利用辐射源的位置信息进行解算,在非合作环境中获取基站的位置信息是使用LTE信号进行定位的基础。提出了一种利用移动单站获取LTE辐射源位置的定位方法,以到达时间差(TDOA)为观测量,建立了包含钟差校准的定位模型,并从单站的运动轨迹和初始点选取两个方面分析了算法的收敛性和定位精度。通过行人以及车载两种方式,在实际环境中对定位方法的性能进行了测试,实验结果表明,该方法的定位误差小于10 m。

基于相似性传播聚类算法的机会信号选择

介绍了复杂低空环境下的机会信号导航方法,并提出了一种机会信号选择方法,解决了机会导航信号源类型多、数量多难以选择的问题.由于信号源的几何精度因子(GDOP,Geometry Dilution of Precision)越小则定位精度越高,同一区域信号对GDOP影响相似,因此采用聚类的方法选择信号.首先,将各信号间的距离作为相似度测量参数,通过相似性传播聚类算法获得相似类组;然后,依据类组的中心点确定所选类组;最后,从中选择组内的机会信号.经仿真,分析了不同分布的机会信号聚类特点,通过对汶川震区机会信号选择的仿真,验证了相似性传播聚类算法的有效性.另外,该方法在复杂低空飞行应用中将大大提高信号选择的效率.

矩阵乘法在机会信号辐射源定位领域的应用

本篇文章主要以机会信号辐射源定位为应用背景,以多普勒频率的变化率为观测量,介绍矩阵乘法的实际应用.

机会信号导航综述

全球导航卫星系统(Global navigation satellite system, GNSS)是目前普遍使用的定位手段,其利用多种定位卫星为用户提供全球范围内的高精度位置信息.但由于城市密集区或室内环境对卫星信号的遮挡和吸收作用,使得常用导航方案在这些地区存在定位精度差等问题.机会信号导航(Navigation via signal of opportunity, NAVSOP)通过接收、处理空间中已存在的信号实现对用户的定位,在克服这些问题上优势十分突出,近年来得到学术界的广泛关注.鉴于此,对NAVSOP常用定位方法进行总结,并分析其在不同系统中的适用性,详述不同类型NAVSOP系统的技术特点和研究现状.针对单一导航系统鲁棒性差的问题,从系统工作方式等方面分析NAVSOP在组合导航中应用的优势.最后指出该研究领域中仍然存在的问题,并对进一步的研究方向进行展望.

基于低轨卫星OFDM信号侦测的隐蔽定位算法研究

巨型低轨通信卫星星座的快速发展,为机会信号导航(navigation via signals of opportunity,NAVSOP)技术提供了大量优质的信号资源。针对现有低轨卫星NAVSOP技术无法提供持续、稳定定位服务的问题,提出一种基于低轨卫星正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)信号侦测的隐蔽定位算法。所提算法可以与基于卫星信标信号的NAVSOP技术互补,提供持续、稳定的位置信息。分析了多普勒效应对低轨卫星系统OFDM信号子载波和带宽的影响,在此基础上对接收端信号进行建模;基于谱图修正的OFDM信号带宽估计算法建立基于瞬时带宽的新型观测定位方程,并利用最小二乘算法得到十米量级精度的实时解。实验结果表明,与经典的多普勒定位算法相比,所提算法在低信噪比条件下具有更高的定位精度。