一种顾及加权水平精度因子的室内宽带定位算法

基于锚节点测距的室内定位系统的精度受测距误差和锚节点的空间布局等多方面的制约,当存在障碍物的时候,即使离定位点较近的锚节点,测距误差依然很大。为了提高测距精度,并且选择最优的锚节点参与定位,提出了基于正弦调频信号的室内定位信号模型和顾及加权水平精度因子的室内选星定位算法。该算法既充分考虑定位锚节点的空间布局,又可赋予测距误差较小的锚节点在位置解算过程中更大的权重。仿真结果验证了正弦调频信号用于测距的优越性以及该定位方法的鲁棒性,并且显示基于正弦调频信号和加权水平精度因子室内定位算法的定位均方根误差在0.15 m以内,可实现高精度的室内定位功能。

几何精度因子改进算法研究

提出了一种快速计算几何精度因子(GDOP)的改进算法。该算法基于矩阵的QR分解,避免了由于传统算法在计算量和存储量较大导致定位解算实时性降低的问题;进一步分析了水平精度因子(HDOP)以及高程精度因子(VDOP)之间的关系,得出它们的数学表达式和新的计算方法。通过与传统方法比较,本文提出的改进算法在计算GDOP值时,数值稳定性更好、计算复杂度更低、计算效率更高。

罗兰C和北斗组合导航系统定位精度研究

以双曲线定位原理实现了罗兰C/北斗组合导航,提出了HDOP的定义,以此分析了两系统组合前后的定位精度,并给出了定位精度的仿真。结果表明,组合后大大改善了罗兰C定位精度和定位可用范围,并弥补了北斗定位系统有源定位的不足。

基于WAAS监测数据的精度和完好性参数解算

美国联邦航空管理局(FAA)建设的广域增强系统(WAAS)通过对全球定位系统(GPS)所需导航性能(RNP)的全面增强,目前已能在WAAS服务区的绝大部分空域支持从航路到具有垂直引导满足航向信标性能(LPV)-200进近的RNP.本文给出了WAAS报文的解码过程,结合WAAS广播报文阐述了精度和完好性参数的解算处理过程.选取美国阿拉斯加州和美国本土34个WAAS监测站的实测数据,按该处理流程解算出精度和完好性参数.结果表明,所选监测站位置的精度和完好性解算结果与美国国家卫星测试台(NSTB)公布的统计数据基本吻合,验证了报文解码以及参数提取算法和流程的正确性.WAAS精度和完好性参数解算处理流程可为中国北斗星基增强系统(BDSBAS)建设提供借鉴和参考.

干涉式量子定位系统最优星座分布研究

分析干涉式量子定位系统的运作机理,建立定位解算模型,着重研究其位置精度因子(PDOP)的影响因素,并给出相应的数学表达式和分布图。根据PDOP导出星座分布与定位误差之间的关系,分析结果表明,基线向量的线性无关度和基线相对于用户的张角是衡量干涉式量子定位系统星座优劣的两个主要因素。

浦东机场场面多点定位系统布站方案研究

浦东机场拟采用多点定位系统替代现有场面监视系统,以避免现存的监视盲区、提高监视精度,其中对地面站点进行合理的部署是解决问题的关键。首先对影响多点定位系统定位精度的因素进行了分析,明确了影响多点定位监视精度的因素是几何精度因子和到达时间差(TDOA);然后结合浦东机场的机场布局特点,提出了采用倒三角型与星型布站构型相结合的布站方案;最后采用Matlab软件对上述布站方案进行仿真分析。仿真结果表明,上述布站方案不存在盲区,且所有区域的监视精度均能满足机场场面监视精度10m的要求。

基于外辐射源的多基一次雷达在低空布局研究

在我国空管安全监视中,对于监视精度的把控至关重要。近年来“低慢小”飞行器引起的航空不安全事件逐渐增多,增加了空域监视的难度。为了加强对于空域的有序管理,提高对于“低慢小”航空器的监视需求,提出了一种采用外辐射源作为发射端,只建立接收站的监视方式,通过对接收站进行合理的布局,对低空空域的“低慢小”飞行器进行监控使监视精度满足机场起落航线附近的监视要求。通过对HDOP进行推导得到精度因子作为评价该监视方式能否达到监视精度的指标,并对不同数目、接收站故障和接收站不同高度下的情况进行仿真,仿真结果表明,4个地面站在不同情况下的精度均小于推导的HDOP,证明该监视方式可以满足民航对于机场附近低空空域监视精度的需要。

AGV激光导航中反射板布设研究

针对激光导航自动导引车(automatic guided vehicle,AGV)系统中反射板布局质量难以衡量的问题,本文提出了利用水平精度因子(horizontal dilution of precision,HDOP)来表征反射板在空间几何分布质量的方法。水平精度因子反映了定位系统中路标的几何布局与定位精度之间的关系,在相同的测距精度下,待定位置的HDOP值越小,该位置的定位精度就越高。通过定位仿真实验,分析了4种定位方案下HDOP值与定位误差的关系,结果表明,HDOP值较小的位置,AGV的定位精度也越高;在测试点位于反射板所围成的封闭区域内以及合理地增加反射板数目的情况下,测试点的HDOP值较小、定位误差小。基于此,可以通过合理布设反射板的位置、增加反射板的数量,来提高AGV的定位精度。

海洋定位卫星性能分析

编队卫星是重要的空间设施,为保证编队卫星在空间复杂环境中的工作效率,需对编队卫星的工作原理、状态进行分析。以三星编队的海洋定位卫星为例,由于该编队卫星工作状态常受到星间基线、目标源位置、卫星高度等多种因素的制约,易造成定位模糊等问题。在评价海洋定位卫星性能方面,传统的方法主要着眼于定位精度,而忽略了定位迭代解算时间这一指标,而在特定的场景下(海上搜救、抢险救灾),较短的解算时间可以迅速找出目标源的概略位置。通过分析海洋定位卫星的时差测量定位原理,对定位误差精度进行了分析,提出水平精度因子(HDOP)和最小二乘迭代结合的评价方法,分析了影响卫星性能的因素,包括目标源相对几何位置、卫星高度及卫星几何构型等方面的影响。仿真结果表明:本文的设计可以提高卫星的定位效果,为定位卫星的参数设定提供参考。

基于最小HDOP选站下的到达时间差定位算法

传统蜂窝网络系统虽支持基于到达时间差(TDOA)的定位方法,但是精度较差。第五代移动通信(5G)可在室内定位分配系统中提供准确的多个TDOA测量值,可显著提高室内定位能力。随着5G微基站的大规模普及,目标终端从基站一侧可选择的测量值也越多,按照传统方法直接进行解算,测速运算量大且无法剔除误差较大的观测值。本文提出一种定位基站最优组合方法,使用广度优先搜索(BFS)筛选出水平精度因子(HDOP)最小的定位基站组合,并考虑每个TDOA测量误差具有不同的方差,采用加权最小二乘算法估计在基站最优组合条件下目标终端的位置。通过仿真分析和试验验证,基于最小HDOP选站下的到达时间差定位算法在保证了定位准确度的前提下,单次定位解算速度提高了51.14%,显著提升了定位响应速度。

区域无线电定位系统基站的最优几何布局

地面基站的几何布局方式是影响区域无线电定位系统定位精度的重要因素,水平几何精度递变因子(HDOP)是衡量地面基站几何布局对系统定位精度影响的基本指标。为求解区域无线电定位系统基站的最优几何布局,给出了区域无线电定位系统HDOP的计算方法,建立了求解区域无线电定位系统地面基站最优几何布局的数学模型;提出了应用惩罚函数对数学模型进行求解的方法,将约束优化问题转化为无约束优化问题;并针对求解过程中目标函数难于求导的问题,提出了采用模拟退火算法进行全局寻优,使求得的结果逼近全局最优解。仿真结果表明,这种结合惩罚函数法和模拟退火算法进行全局寻优的方法,对于区域无线电定位系统求解地面基站的最优布局方案具有工程实用价值。

基于终端区的多基一次监视雷达布局研究

对多基一次监视雷达在民航终端区的布局进行研究,以提高主动式监视的精度。监视精度主要由等效距离误差与几何精度因子决定,而对于影响几何精度因子的地面站布局问题,尚缺少研究。为解决以上问题,通过分析定位精度因子及利用到达时间算法,推导出了一种适合终端区的,呈现中心分布式的,发射站与接收站间隔分布的地面站布局形式,并结合解决实际问题的需要,进一步对站点数量、地面站分布重数、地面站发生故障、对地面站分布存在高度差等情况进行了仿真。终端区三维区域内仿真结果表明,所提出布局的水平定位精度满足民航对空管监视要求。

两种卫星天线静态信号质量对比研究

卫星导航系统在民用领域内的快速应用,对卫星天线的信号接收能力和稳定性也提出了更高的要求。文章在此环境下,分析对比了AT330和900/2700-SGBNN-II两支卫星天线在静态状态下的接收卫星颗数和HDOP值的变化,经过实验对比分析,AT330卫星天线在接收卫星颗数的数量上和HDOP值的方差变化上都优于900/2700-SGBNN-II卫星天线。

利用DGPS技术实现可控震源的源驱动施工

本文通过介绍DGPS的原理,阐述了利用DGPS技术在Sercel公司400系列地震仪器中对可控震源源驱动施工进行实时质量监控,并通过自动计算震源组合中心(COG)的方法实现自动查找对应的震源组合中心,从而启动地震仪器采集的源驱动施工方法。该方法大幅度地提高了可控震源COG位置的精度和施工效率。

水下单信标导航算法研究及置信区间分析

为了优化单信标导航算法中导航点的选取以提高导航精度,本文分析并比较了不同水下单信标导航算法的置信区间。考虑了3种典型的水下单信标导航算法:基于时延信息的单信标导航算法、基于方位角信息的单信标导航算法以及联合使用时延和方位角信息的单信标导航算法。本文首先基于偏微分矩阵建立了3种方法的导航误差和各测量误差的关系式,在此基础上利用导航误差的协方差矩阵分析了时延测量误差和方位角测量误差对3种方法导航结果置信区间分布的影响。此外,本文从水平位置精度因子和置信椭圆这2个角度对3种方法导航结果的置信区间的分布进行了比较。理论推导及仿真表明:时延测量误差和方位角测量误差基于导航点和声信标的相对几何位置关系影响置信区间的分布,且基于时延的单信标导航算法的导航结果和基于方位角的单信标的导航算法的导航结果具有互补的特性。

在GPS干扰试验中运用DOP算法评估干扰效能

传统GPS干扰试验缺乏量化评估干扰效能的有效手段。针对这一问题,对GPS接收机定位处理算法开展了研究,在分析影响定位精度的主要因素之后,将精度衰减因子(DOP)算法设定为研究重点。经过深入分析,选出了最适用于干扰试验效能评估的DOP算法。在验证试验中尝试运用了该算法,对数据的分析结果表明该方法可行,可以用该算法评估GPS定位精度的恶化程度,量化干扰效能。

基于联邦卡尔曼的GPS/基站定位信息融合算法

为了将全球定位系统(GPS)和基站定位系统相结合,以实现城市环境中的无缝定位及更高的定位精度,提出了一种针对GPS/基站定位系统的信息融合算法.通过分析接收机运动特点,建立系统状态模型,采用联邦卡尔曼滤波器,对2个定位系统的定位信息进行先分散后集中处理.分析了信息分配因子对滤波效果的影响,并提出了一种根据精度因子及载噪比来进行信息分配的方法.该算法通过融合GPS和基站的定位数据,可有效提高定位精度.仿真及实测结果说明了算法的有效性.