GPS/BDS组合导航系统的精密单点定位模型

为了改善单卫星导航系统由于卫星数量较少,导致定位误差高的问题,设计全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合导航系统的精密单点定位模型:线性组合处理GPS与BDS的伪距和载波相位观测值,并构建GPS/BDS组合导航系统的组合观测值;接下来利用协方差成形自适应卡尔曼滤波方法,对组合导航系统导航过程中的卫星钟差、电离层延迟等误差实施滤波;再利用滤波处理后组合导航系统的广播星历,获取卫星轨道以及钟差;然后利用经验模型修正对流层延迟,获取相位观测值与伪距的综合改正数;最后利用综合改正数修正组合导航系统的观测方程,构建精密单点定位模型。实验结果表明,GPS/BDS组合导航系统采用所构建模型进行精密单点定位,不同方向定位误差均低于10 cm,证明了提出模型的有效性。

BDS/GPS组合导航系统在民航中的应用

随着航班流量增加、航班运行复杂化,高效的航线航路规划、合理的空域布局在民航中显得更为必要,而这需要先进技术的支持。因此,基于北斗卫星导航系统(BDS),引入全球定位系统(GPS),解析了BDS/GPS组合导航系统的定位解算,并进行实验验证,试验结果表明BDS/GPS载波相位平滑伪距定位解算能够显著提高导航的定位精度。另外,还展望了BDS/GPS组合导航系统在我国民航中的应用。

北斗全球卫星导航系统工程技术与管理创新

北斗全球卫星导航系统由中国自主建设运行,具备向全球用户提供全天时、全天候、高精度定位、导航和授时服务能力,具有报文通信、国际搜救等功能。北斗全球卫星导航系统坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则,发挥新型举国体制优势,全面突破核心关键技术,创新发展工程管理模式,实现了国际卫星导航领域和我国航天领域的多个首创,提前半年完成建设,走出了一条符合我国国情、独具特色的国家超级工程发展道路。本文围绕北斗全球卫星导航系统任务要求,全面阐述工程任务组成、任务进程和系统应用,从“混合星座、通信导航融合、星间链路、导航信号、快速组网、核心产品国产化”等方面梳理系统技术特点与创新,并总结了北斗工程建设过程中组织、技术、进度、质量和运行服务等管理体系的创新举措。

产程三维导航系统在高龄产妇中的应用及对产程和妊娠结局的影响研究

目的:探讨产程三维导航系统在高龄产妇中的应用及对产程和妊娠结局的影响。方法:选择2020年4月—2021年6月广州市花都区人民医院产科收治的高龄产妇60例为研究对象,按随机数字表法将其分为两组,各30例。所有产妇均拟行阴道分娩,对照组采用传统方法监测,观察组采用产程三维导航系统监测。比较两组产妇胎先露下降情况、产时出血量、产后2 h出血量、阴道分娩者产程时间、新生儿Apgar评分、妊娠结局。结果:观察组胎先露下降情况优于对照组,产时出血量、产后2 h出血量均少于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);两组产钳助产率、新生儿出生1 min Apgar评分比较,差异均无统计学意义(P>0.05);观察组阴道分娩率高于对照组,剖宫产率、新生儿胎儿窘迫和新生儿窒息发生率均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);观察组阴道分娩者第一、二产程均短于对照组阴道分娩者,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:产程三维导航系统用于高龄产妇中,能减少产时出血量、产后2 h出血量及动态监测胎先露下降的水平,提高新生儿Apgar评分,能有效提高高龄产妇阴道分娩率,缩短阴道分娩产程,降低剖宫产率、新生儿胎儿窘迫和新生儿窒息发生率。

基于单片机的GPS定位系统的设计

随着城乡基础设施的迅猛发展,道路状况变得复杂,有效掌握交通流量和保障车辆出行安全变得尤其重要。从车辆出行的准确定位需求出发,设计一款车载GPS定位系统,其以STM32F103为控制核心,利用SIM868模块进行GPS定位并转换为可靠的定位信息,通过GPRS通信将信号传输至One NET服务器,再通过APP方式将所有的经纬度信息及其他相关的功能信息传至用户的智能手机,使用户能更精准地查询和定位车辆,获取出行车辆的位置信息,有效保障用户的出行安全。

基于VB-EKF的GPS/INS松组合导航定位算法

针对应用在无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)中的全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)松组合导航非线性系统受到外界噪声干扰导致量测噪声在滤波时不断变化,从而造成滤波精度下降等问题,提出一种变分贝叶斯扩展卡尔曼滤波(VB-EKF)算法。该算法利用EKF(Extended Kalman Filter)将非线性系统中的状态函数和量测函数展开为线性方程,并将两个不同的导航系统数据进行融合,避免了单系统导航定位发散的问题。考虑到组合系统中量测噪声的时变特性,引入变分贝叶斯算法进行改进,有效解决了系统滤波精度下降问题。仿真结果表明,VB-EKF较EKF算法可有效提高滤波稳定性,进而提高系统导航定位精度。

基于FPGA的雷达/GPS数据融合存储系统设计

现阶段高速测绘成像雷达回波信号数据量大、传输速率快,完整的实时存储高精度GPS信息的雷达数据是测绘成像的关键,面对此类系统要求满足高精度、数据融合编帧、大容量、高速度、全程准确存储等一系列问题,该文设计一种高速雷达融合数据接口控制存储系统。该系统主控模块以FPGA作为主控芯片,接收10路30 MB/s的LVDS数据和1路GPS串口数据,并进行组合编帧,打包数据通过以太网发送给上位机,最后通过LabView上位机软件将数据存储在硬盘内。最终通过试验验证,可以完整无误地将融合采编数据存储在硬盘内。

基于RFID与GPS的拖拉机机库信息管理系统的设计与开发

针对一些大型拖拉机机库的管理过程中,产生的数据量庞大,传统依靠人工手动录入的管理方式效率低下、成本高、可靠性低等问题,结合互联网、传感器、智能定位等技术设计并开发一套拖拉机机库信息管理系统。该系统分为移动端和机库端的开发,移动端使用GPS进行拖拉机室外定位,结合拖拉机作业幅宽,计算得到拖拉机的作业面积等信息,开发移动端人机交互界面。机库端先对射频识别(RFID)的硬件电路进行设计,再使用Landmarc定位算法进行拖拉机室内定位,最后综合机库内的环境参数和移动端上传的作业信息等,开发拖拉机在线管理可视化平台。为验证系统的可行性,进行Landmarc算法的定位仿真、作业面积计算准确性验证、数据上传丢包测试。试验结果表明:拖拉机室内定位的平均误差为1.06 m,可以满足判断拖拉机车位的要求;作业面积计算的平均误差为4.17%,可以满足实际作业时的需求;数据存储成功率为97.70%,能够实现各项数据的存储。

地理信息系统中GPS控制测绘技术的应用与研究

近年来,GPS控制测绘技术的快速发展,为各个行业提供了高效、精准的定位服务。通过地理信息系统与GPS控制测绘技术的融合,能够优化测绘工作模式,有效提升我国测绘水平。基于此,对GPS控制测绘技术进行简要概述,解析了GPS控制测绘技术的应用优势,分析了GPS控制测绘技术体系,研究地理信息系统中GPS控制测绘技术的应用策略,旨在发挥GPS控制测绘技术的价值,推动我国测绘行业的蓬勃发展。

一种全局低偏的视觉/惯性/弱定位辅助融合导航系统

以视觉惯性为核心的导航技术在长期运行工况下误差会不断累积,进而产生严重的轨迹偏移。针对该问题,提出一种全局低偏的视觉/惯性/弱定位辅助融合导航系统。该系统以视觉惯性里程计高频率、高局部精度特性为基础,在室内外不同场景中,提供可选的全局信息辅助方案,融合卫星导航原始信息、超声基站测距信息以及视觉靶标定位辅助信息,实现室内外一体化全局低偏导航。搭建数据平台采集现实数据,基于激光点云匹配方法生成轨迹真值,将本文方法与VINS-Mono方法和ORBSLAM3方法进行导航精度评估对比,证明所提出的系统在全天候室内外不同光照环境中鲁棒性最好,在局部和全局都具备最优的导航精度。

基于北斗导航系统的三频载波相位高精度时间长距离传递方法研究

全球导航卫星系统(GNSS)是高精度时间长距离传递技术重要应用手段。针对高精度时间长距离传递受限于全球定位系统(GPS)载波信号组合的问题,该文提出一种基于北斗导航系统(BDS)的三频载波相位高精度时间长距离传递方法。分别对BDS不同载波信号B1、B2、B3进行两两组合,通过二次叠加无电离层,消弱各种全链路误差影响,验证了B12和B13组合时间传递精度最低,B13和B23组合时间传递精度最高,3种组合的时间传递均方根(RMS)误差差异不超过0.03 ns。与国际精密钟差产品比较,结果表明在2600 km的时间链上,基于BDS的三频载波相位的时间传递均方根误差小于0.244 ns,基于BDS的三频载波相位长距离时间传递可以实现亚纳秒级,可为全球导航卫星系统应用提供技术支撑。

适用于高高原机场GPS/BDS导航快速选星算法分析

卫星导航系统是民航飞机导航的主要手段之一。因高高原机场环境复杂多变,单一GPS导航系统难以满足现实需求。基于GPS/BDS双模导航能显著提高导航性能,具有明显优势。但这将带来大的卫星冗余,增加了计算量的同时会引入更多低导航质量的卫星。为此,针对高高原机场情况,提出一种基于卫星仰角和方位角的快速选星算法,可以减少计算负担,同时自动选出高质量卫星信号,满足实际的导航需求。最后,选取4个典型的高高原机场场景对算法进行了充分的仿真实验分析。仿真结果验证了所提方法的有效性。

南极拉斯曼丘陵区域北斗卫星导航系统数据分析及精度评定

为分析北斗卫星导航系统在南极区域数据质量和定位精度,本文以南极拉斯曼丘陵作为研究区域,基于站区常年运行基准站对该区域10个大地控制点进行联测。通过对不同地形、不同天气条件、不同观测时段下的实测数据进行分析,得出了北斗卫星导航定位系统在南极的精度参数,并进行了观测数据质量及定位精度分析。分析结果表明,北斗卫星导航定位系统在拉斯曼丘陵区域的总体精度优于10 mm。

基于有限退化结构的多态组合导航系统可靠性

组合导航系统(integrated navigation system,INS)广泛用于航空航天、海洋探索等领域,因其工作环境、系统构成的复杂性等因素,系统从正常工作到完全失效会经历各种退化状态,进而增加系统可靠性分析难度。将有限退化结构(finite degradation structures,FDS)方法应用于多态组合导航系统可靠性分析。首先,参考故障模式与影响分析(failure mode and effect analysis,FMEA)方法将组件的故障模式转化为状态空间;其次,利用抽象运算得到组件状态和系统状态的关联关系,建立组合导航系统的FDS模型;然后,进行系统临界场景分析和可靠性指标计算,得出系统状态的发生概率、组件状态的敏感性,找到系统的薄弱环节、系统完全失效前的退化边界;最后,根据结果指导制定系统维护策略、预防系统风险发生方案等可靠性决策。

GPS进入民航导航领域的历程

GPS作为目前广泛应用于民航导航领域的系统,经过数十年的发展,其技术标准体系已非常成熟完善,是各大新建卫星导航系统进入民航领域应用的重要参考。文章主要从GPS系统建设、民用政策、设备标准的起草、设备的审定角度研究了GPS进入民航领域在1996年前的发展背景和过程,旨在为机载北斗导航设备的发展提供参考。

手持GPS导航及定位精度分析研究

为解决手持GPS量值溯源难题,本文从基线场观测墩固定间距直接比较法、观测墩坐标点法及室内便携式导航信号源法,对手持GPS导航及定位精度进行研究分析。实验证明:基线场观测墩固定间距比较法可将其控制在±5m以内;观测墩坐标点法受外界环境条件影响较大,造成测量精度(±10m以内)明显下降;室内便携式导航信号源法受外界环境条件影响较小,测量精度较高,且控制在±3m以内,满足精度等级±5m检测需求。

GPS/INS组合导航终端的全向位置驱离算法研究

随着微惯性导航系统技术的发展,越来越多的无人平台装备了GPS/INS组合导航终端并具备了一定的抗欺骗能力,但现有的卫星导航欺骗方法难以满足对欺骗目标任意方向的位置驱离需求。为解决这一问题,提出了一种GPS/INS组合导航终端的全向位置驱离算法,可用于对非法无人平台管控的场景。该方法以卫星欺骗信号的设计为突破口,首先分析了卫星导航欺骗对组合导航位置和状态参数的影响,接着将卫星导航欺骗对组合导航状态参数的影响量作为求取欺骗信号的约束条件,进而确定位置驱离所需卫星欺骗信号的欺骗量,接着利用确定的欺骗量建立全向位置驱离模型,最终利用建立的模型生成对应的欺骗信号实现对组合导航终端的全向位置驱离任务。试验验证了本文设计的算法能够实现对组合导航终端360°任意方向的位置驱离。

基于改进的联邦UKF无人艇组合导航系统设计

针对无人艇在高海况下长航时,大幅度作业滤波精度较低的问题,提出一种基于联邦结构的无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filtering,UKF)算法,将其应用于自主研制的无人艇组合导航系统中。建立系统误差方程和量测方程;引入渐消因子、基于量测值与预测量测值差值的可变因子和自适应最优信息分配因子对联邦UKF算法进行改进,保持信息的强跟踪特性和组合导航系统的信息融合精度,得到全局最优估计值。开展湖试试验,验证该组合导航系统的有效性,结果表明该系统实时性、稳定性好,抗干扰能力强,能有效提高导航精度。该方法不仅能为无人艇作业提供安全保障,而且可供其他组合导航系统设计参考。

可用于双足导航系统的视觉位姿测量研究

以惯性传感器为主、其它传感器为辅的导航方式是室内导航领域的研究热点。文中以双足行人导航系统为研究背景,以足部固定标志物为标靶,设计了基于透视n点(Perspective-n-Point,PnP)问题的视觉位姿测量算法。针对双足行人导航系统中的位姿测量问题进行了仿真和实验,评估了单目相机估算位姿的精确性,实验结果验证了文中方法的有效性。

嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统

研制出基于FPGA和DSP的嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统。该系统硬件由石英微机械陀螺仪、石英挠性加速度计、GPS接收机、数字磁罗盘和基于FPGA和DSP的高速导航计算机模块等组成。在该系统软件方面,采用圆锥误差补偿与划船误差补偿的现代捷联导航算法和含传感器噪声模型的18维扩展Kalman滤波器,并利用惯性传感器和MIMU导航信息对GPS和磁罗盘信号进行质量控制。经车载试验结果表明,该组合导航系统水平姿态误差小于0.2°,航向角误差小于0.3°,定位精度小于3m。