一种TOA-ASF测量方案及其误差分析

在罗兰C的ASF修正研究中,由于时差ASF(TD—ASF)的局限性,目前到达时间ASF(TOA—ASF)得到越来越多的研究。本文介绍了一种测量TOA—ASF的方法,并对其误差源进行了详细分析,进而提出了相应的改进方法。该测量方法较为简便实用,具有很强的实用意义。

无线传感器网络中基于超宽带的TOA/AOA联合定位研究

提出一种基于超宽带(ultra wideband,UWB)信号到达时间估计(time of arrival,TOA)/到达角度估计(angle of arrival,AOA)联合估计的无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)定位方案,只需要一个参考节点就可以实现对其他传感器节点的2D相对定位,并且不需要时钟同步,适合于传感器网络节点的低成本设计需求.利用往返时间(round trip time,RTT)进行TOA估计,给出了基于多径检测的TOA估计算法;利用到达时间差估计(time difference of arrival,TDOA)进行AOA估计,因而无需借助复杂的天线波束赋形技术.同时,分析了定位误差模型对定位性能的影响,并通过IEEE802.15.4a信道下的仿真实验进行了验证,结果表明了所提方案的有效性.

农资仓储脉冲超宽带室内定位系统设计与试验及误差分析

针对仓储环境下农资物品与自动导引运输车(automated guided vehicle,AGV)的定位精度低的问题,开发了适用于农资仓储环境下的脉冲超宽带技术(impulse radio-ultra wide band,IR-UWB)室内定位系统。采用双面双程测距(symmetric double sided-two way ranging,SDS-TWR)方法,建立了考虑时钟频偏等因素的到达时间(time of arrival,TOA)定位系统模型。研究表明定位系统计算所带来的误差主要来源于距离测算方法和节点位置计算方法 2方面,在这2方面提出了相应的解决办法,包括测距算法的选择,基站的布置等。最后,以DW1000射频芯片为硬件基础,设计了定位系统移动站和基站节点,并在农资仓库的环境中分别进行了静态测距试验、静态定位试验、以及动态定位试验。试验表明:静态测距精度优于50 mm,静态定位精度优于50 mm,动态定位试验精度优于85 mm。综合结果表明,该文搭建的系统可满足农资物品定位的实际应用要求,可为室内农资仓储环境下AGV的定位和导航提供参考。

提高时差定位精度的方法

通过对时差定位原理和时差定位误差分布的分析,找出影响时差定位精度的几个方面;从影响时差定位精度因素的源头入手,研究如何提高时差测量精度,以及多套时差定位系统组网后提高定位精度的方法,摸索出能够进一步提高时差定位精度的解决之道。

测时差定位的误差分析及表征方法

测时差无源定位具有很高的测量精度,但是时差定位在不同的定位区域定位误差差异非常大,更为重要的是误差区域分布形状复杂,用传统的误差半径和误差面积都很难表征具体点误差在军事上的意义。引入了概率椭圆来表示目标的概率分布,可较好地表征不规则的误差分布,有很强的军事应用价值。并给出了目标处于不同位置时的概率椭圆算法。

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。

小波分析和经验模态分解对BDS多路径误差削弱对比研究

在利用北斗卫星导航系统(BDS)进行高精度变形监测时,BDS信号产生的多路径效应是影响变形监测数据精度和可靠性的一个不可忽视的误差源.BDS有三种不同的轨道卫星,所形成的多路径误差较为复杂.基于坐标域的多路径误差使用小波分析(Wavelet)和经验模态分解(EMD)进行原始序列降噪,对降噪后序列使用改进恒星日滤波(ASF)进行多路径误差剔除,两种方法分别对基线精度的E方向改善了38.6%和40.8%,N方向改善了59.1%和61.0%,U方向改善了57.8%和57.9%,EMD对坐标序列的平滑和基线精度改善较优.