摘要:

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摘要:随着机器人、无人车等自主导航系统的大量涌现,定位导航技术在最近20年得到迅猛发展,用户对新一代的定位导航技术提出了新的要求,即在任意环境、任意时刻、任意平台都能具备可靠的定位导航能力.多源融合定位算法是实现该目标的唯一有效途径.本文从传感器观测模型、环境场景模型、载体运动行为模型出发,综述了卫星导航、惯性导航、视觉传感器、激光雷达单一传感器的定位方法,分析了定位导航运行的环境场景对多源融合定位的影响,以及载体运动行为对定位的影响.最后,从融合框架层面将多源融合定位算法分为优化和滤波两大类进行深入分析.

摘要:针对智能手机GNSS定位芯片在遮挡环境下定位精度下降的问题,本文采用RTK/PDR融合方法解算位置结果,考虑到GNSS信号易受环境影响,本文提出根据平均卫星载噪比参数将当前GNSS观测环境分为优、中、差三种情况,并根据判断出的不同观测条件,设置不同的膨胀系数放大Kalman融合滤波中量测噪声方差矩阵R,实现在遮挡环境中对GNSS位置信息的降权处理,以获得更优的融合结果.实验测试显示:在开阔环境中,两部测试手机RTK与RTK+PDR定位精度基本一致;在轻微遮挡环境中,两部测试手机RTK+PDR融合定位结果较RTK单独定位结果平面提升效果分别为6.24%和3.97%,高程提升效果分别为20.44%和32.56%;在严重遮挡环境中,两部测试手机RTK+PDR融合定位结果较RTK单独定位结果平面提升效果分别为47.65%和42.90%,高程提升效果分别为39.78%和67.98%.实验结果表明,本文提出的依据平均卫星载噪比动态设置GNSS信息权重的RTK+PDR融合定位方法,能够部分弥补手机RTK在遮挡地区定位精度下降的缺点.

摘要:PPP-B2b是北斗三号系统首次对外发布的高精度信号,可为中国和周边地区用户提供实时的精密单点定位(PPP)服务.本文围绕PPP-B2b改正信息精度、服务范围、PPP定位性能等问题进行了研究.结果表明:在改正信息精度方面,PPP-B2b将广播星历的轨道精度在径向、法向和切向上平均提升了4.3％、6.2％和16.1％;钟差误差从1.18ns降至0.22ns,精度提升了1个数量级.在服务覆盖范围方面,PPP-B2b服务在中国的可用性优于80％,在亚洲地区基本达到70％以上.在定位性能方面,使用PPP-B2b信号进行PPP解算,静态PPP精度达到厘米级,动态PPP精度为分米级;动态PPP收敛时间平均为22.9min.

摘要:本文使用BP神经网络、随机森林回归算法,对2017年全年风云三号C星(FY-3C)GNSS掩星温度廓线数据进行修正和评估.结果表明:在全球范围内,两种方法均可以修正GNSS掩星温度数据,随机森林回归算法的修正效果优于神经网络方法,随机森林回归算法和神经网络方法修正后的结果与再分析数据的平均绝对误差分别为0.03K与0.32K,均方误差分别为0.09K²与1.02K².将全球按照10°×10°划分为324个网格后,随机森林回归算法对平均绝对误差与均方误差修正的正向收益分别为97.53%与92.9%,神经网络方法对平均绝对误差与均方误差修正的正向收益分别为75.61%与67.9%.

摘要:针对北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)多种类型服务综合评估的问题,将网络通信中的服务质量(QoS)概念引入到北斗系统服务评估,提出了一种北斗系统QoS分层模型,给出了初步的分类评估指标设计,涵盖北斗系统全球定位导航授时(RNSS)服务、星基增强服务(SBAS)、精密单点定位服务(PPP)、区域短报文通信服务(RSMC)、全球短报文通信服务(GSMC)、国际搜救服务(SAR)和地基增强服务(GAS).通过分析服务的保障机制与指标映射关系,提供了在复杂情况下实现多QoS指标优化以及异常情况下快速定位故障源头的途径,确保了北斗系统服务的稳定性与可靠性.研究结果可为我国北斗卫星导航系统综合性能评估提供参考.

摘要:整周模糊度固定是否正确对于GNSS高精度导航定位有着至关重要的影响.针对常规的差值检验阈值确定方法中存在的问题,从整数孔径估计理论出发,提出一种基于固定正确率的阈值确定方法.该方法既能根据模糊度维数选择更为合理的差值检验阈值,又能保证可靠的正确率水平,具有一定的理论意义和实用价值.

摘要:本文提出一种基于无人机遥感技术以及SWAT模型的地理信息技术与水文模型结合的水资源量调查方法.该方法通过外业调查获取精确地表水分布,结合三调下垫面数据采用水文模型计算考虑地下水和重复水量的水资源总量.将该方法应用于河网水系复杂的平原城市区域,以邳州市为实例对象,验证调查成果的合理性和精度,并基于调查成果研究邳州市水资源特性.结果表明,该方法相较传统方法考虑因素更加全面,不确定性更小,可为平原城市水资源调查提供参考.

摘要:针对数千个大规模GNSS基准站网基准坐标解算时面临的数据处理和整网平差难题,本文提出一种大规模GNSS基准站网坐标解算方法,从全球框架站点选取、基准站网子网划分、基站单日数据处理和全球整网平差计算4个方面进行了阐述,最后对解算结果进行内符合和外符合精度评估.结果表明,该方法支持3000站以上的基准坐标解算,解算结果外符合精度南北和东西方向RMSE优于3mm,高程RMSE优于6mm,解算精度相比IGS(国际GNSS服务组织)各分析中心属于中上水平.

摘要:采用先进微机电系统MEMS(Micro Electromechanical System)惯导技术、ARM(Advanced RISC Machine)处理器嵌入式技术、Wi-Fi无线传输技术、高稳定性的电机传动技术和高效电源管理技术等,设计了一款基线场测试设备,实现了基线场天线相位中心偏差的自动测量和高精度指北功能.测试结果表明:该系统的旋转精度误差在0.1°以内,指北精度误差在1°以内,具有测试精度高、测试效率高、测试自动化程度高等优点,解决了传统测试方法过程中自动化程度低、无法自动寻北的难题.该系统集成在35cm×30cm×30cm的手提箱内,质量不到10kg,使用简单、维护成本低,具有较高的经济效益和社会效益.

摘要:随机模型的优劣直接影响GNSS精密定位的精度以及可靠性.通过MEGX观测网CUT0、CUT2和CUTA测站连续10d观测数据,基于短基线单差模型方法求解各系统单差残差的时间序列,并推导出BDS/GPS/Galileo卫星观测值噪声.统计观测值噪声随高度角变化的情况,通过最小二乘拟合方法确定精化的随机模型.结果表明:Galileo的4个频点的伪距观测值精度约20~50cm,E5频点的精度最高,E1最低,E5a和E5b基本相当;载波相位观测值精度约1~3mm,E5频点的精度明显高于E1、E5a和E5b.BDS载波观测值精度约1~3mm,B1、B2、B3精度基本相当,其伪距观测值精度约30~50cm,B1精度最低,B2和B3相差不多.GPS L1伪距观测值精度约63cm,L2伪距观测值精度约42cm,载波相位精度约3mm.基于单差模型对各系统观测值进行精度估计,在短基线情况下,BDS/GPS/Galileo载波相位观测值精度基本相当,而Galileo E5伪距观测值精度明显优于其他卫星系统伪距观测值精度.各类型卫星观测值的残差分析可为定位中随机模型的建立提供依据.

摘要:针对在手机车载定位场景下,手机RTK易受复杂环境干扰、惯导数据更新航向角易发散等问题,本文提出一种结合OSM地图数据的RTK/DR松组合定位方法.航位推算过程中,基于OSM数据,结合组合定位结果、车辆运动状态等信息,设计了点到线的几何匹配方法,使用匹配到的道路方向修正航向角.松组合阶段,使用标准Kalman滤波对位置和速度进行估计.为了减小RTK大幅漂移或跳动对松组合结果的影响,本文设置了松组合开关,结合RTK抗差Kalman解算中的协方差阵、车辆运动方向、RTK定位航向角变化量综合判断是否进行量测更新.本文采用P30、P40智能手机共进行6组实验,结果表明:OSM数据的引入能够有效控制航向角误差累积,使纯航位推算的轨迹与基准更加一致;相比于手机RTK,增加了开关的RTK/DR松组合定位性能得到提升,有效抑制了大幅跳动的误差点.

摘要:所有观测值中不可避免含有粗差,在具有高遮挡和强反射特性的峡谷环境以及多频多系统的复杂条件下,粗差问题尤为突出.因此研究面向复杂条件时的北斗/GNSS数据粗差的探测识别,以确保定位结果准确可靠.基于均值漂移和方差膨胀的粗差探测提出不同阈值的方案,利用实测数据进行粗差探测实验,分析面向复杂条件时的各方案粗差处理的效果.实验结果表明,基于均值漂移的小阈值(U_1/2α2(0,1))方案比无粗差处理方案的定位误差RMSE在E、N、U方向上分别改善了0.059m、0.017m和0.062m.基于方差膨胀的大迭代阈值(ω)结合小阈值(k₀、k₁)方案比无粗差处理方案的定位误差RMSE在E、N、U方向上分别改善了0.098m、0.055m和0.209m.结果表明,在复杂条件下基于均值漂移的小阈值(U_1/2α2(0,1))方案和基于方差膨胀的大迭代阈值(ω)结合小阈值(k₀、k₁)方案能够更好地探测和识别粗差.

摘要:基于BDS3提供的PPP-B2b服务,测试分析了不同伪距精度的接收机在PPP-B2b定位收敛时间和收敛精度等方面的差异.结果表明:BDS3单系统定位精度静态30min可收敛至水平方向优于0.15m,高程方向优于0.17m;BDS3／GPS双系统定位精度静态20min可收敛至水平方向优于0.11m,高程方向优于0.13m;相比于BDS3单系统,双系统定位精度水平和高程方向分别提升26.7％和23.5％.此外,平均伪距精度为1.681m的A接收机,其BDS3单系统PPP-B2b定位收敛30min后精度为0.331m,BDS3／GPS双系统收敛20min后精度为0.250m;平均伪距精度为0.873m的B接收机,单系统和双系统对应的收敛精度分别为0.221m和0.167m;两者相比,B接收机的平均伪距精度提高0.808m后,使用其进行PPP-B2b测试BDS3单系统和BDS3／GPS双系统的收敛精度分别提升33.4％和33.2％.

摘要:基于陕西省北斗地基增强监测站数据,利用4阶球谐函数建立了陕西区域电离层总电子含量(TEC)模型,生成区域TEC格网产品.实验结果表明:以欧洲定轨中心(CODE)全球电离层图(GIM)产品作为参考,利用BDS-3数据获得的陕西区域北斗电离层产品精度为2.54TECu,与CODE产品标称精度相当.在单频精密单点定位(SF-PPP)性能方面,BDS-3区域电离层产品可以提升定位精度35%,优于CODE全球电离层产品改正效果(27%).综合而言,BDS-3单系统在区域电离层建模方面具备较为优异的性能水平.

摘要:针对机器人作业时新的力控制要求,本文综述了现有的传统控制策略与智能控制策略.首先介绍传统力控制策略中的阻抗控制、位／力混合控制与自适应控制,其次介绍智能控制策略中的模糊控制、神经网络与优化控制.同时,对各控制算法基本原理进行深入分析,列举各算法的应用成果,并对未来力控制研究提出了展望.

摘要:HDLC协议以其优异的性能在可靠性需求较高的场合得到了广泛应用.针对航天某领域的协议测试评估需求,解决传统协议测试设备程序复杂、开发周期长的问题.为了满足系统快速集成、协议参数灵活配置的总体要求,提出了一种基于LabVIEW软件构建HDLC协议收发器的方案,完成了HDLC核心收发模块设计,并以此为基础组成一套完整的测试系统.对HDLC协议处理及接收、发送程序设计进行了说明,着重介绍了收发器中核心循环校验码(CRC)校验模块及比特插入删除模块的实现方法,同时对收发器的主要功能模块进行了仿真和测试.使用LabVIEW设计的HDLC收发器轻量高效、运行灵活,可应用于HDLC协议设备的测试和协议性能分析等场合,提高数据通信系统的扩展性、实时性和稳定性.