基于TDOA的双基无源定位方案

多站时差定位是一种较精确的定位方法,通过处理3个或3个以上测量站采集的信号到达时间来对辐射源定位.论述了多站时差无源定位的基本原理,提出了一种基于陆空平台相结合的TDOA(Time Difference Of Arrival)双基无源定位方案.主要论述了时差双基无源定位的基本原理,以及观测站与空中目标的同步、地面观测站的选择、误差校正等主要问题的实现方案,并给出了参与对目标视察定位的地面观测站的选择算法.此方案定位算法及定位精度仍在研究阶段.     

基于自适应卡尔曼滤波的联合RSS/TOA/INS无人机定位算法

针对在全球导航卫星系统信号拒止环境下(如山地、隧道、峡谷)无人机集群常规定位方法受限问题,提出通过集群之间的协同定位,对卫星信号拒止的低成本无人机进行导航恢复的滤波方法,从而有效抑制纯惯性导航系统(INS)定位发散。在获取定位数据方面,首先采用基于超宽带(UWB)和Zigbee设备分别通过到达时间差(TOA)和接收信号强度(RSS)的测距方式得到测距信息,然后进一步利用最小二乘方法解算得到定位局部坐标。考虑到RSS测距远、精度低,而TOA测距精度高、测距范围小的特点,提出一种基于TOA/RSS/INS的序贯扩展卡尔曼滤波算法,通过引入自适应因子,为短程定位信息提供TOA/RSS两路定位冗余的同时,在长程TOA定位失效时仍可利用RSS定位来抑制惯性导航的发散。实验结果表明,该算法在近程可由RSS/TOA提供冗余测距信息,通过自适应因子可将定位精度改善至2m;在长程,尤其TOA定位失效的范围外,同样可以提供误差约为5m的定位信息。相对于传统扩展卡尔曼滤波,所提出的自适应序贯卡尔曼滤波算法有效提高了定位精度,为解决传统定位受限条件下的基于无人机无线电定位研究提供新的思路。     

基于循环平稳特性的两步盲信号提取算法

盲提取算法作为信号处理和分析的重要手段,其利用信号的先验特性提取期望信号,从而降低算法计算量、节约系统资源。文章针对通信信号的盲提取问题,基于信号的循环平稳特性,提出了一种两步盲提取算法:第一步,利用信号的循环平稳先验特性粗提取信号;第二步利用信号的高阶统计特性精提取信号。理论分析与计算机仿真表明:与参考文献[5]中基于循环平稳特性的盲提取算法相比,提出算法具有更好的性能,平均信噪比可提高约10 dB。     

基于C3D辅助的战场传感器监视系统设计与实现

首先介绍了战场传感器监视系统的定义和各国现有典型系统。其次针对战场监视特殊的应用环境,利用C3D辅助技术,将相对定位与基于三维地图环境下的绝对定位相结合,通过坐标转换和地图匹配将位置信息直观准确反映在电子地图上,设计了基于C3D辅助的战场传感器监视系统,并对该系统进行了实现。最后通过对3D-MDS(C,D)定位算法的验证结果表明,在长1000m×7m宽的道路上,布撒120个节点,对于速度为3m/s的装甲车定位误差仅为2.1687米。该系统可对定位算法的定位精度进行评测及误差进行修正,防止由于误差累积造成误差放大。     

反正切有限时间收敛微分器设计

在高超声速飞行器的控制问题中,对微分信号的精确提取至关重要。针对传统跟踪微分器抑制噪声能力有限、参数整定困难、算法复杂的不足,基于反正切函数和终端吸引子函数,设计了一种反正切有限时间收敛微分器(FD)。仿真表明,设计的新型有限时间收敛微分器与传统跟踪微分器相比,构型简单、待设计的参数较少、可提供输入信号的任意阶导数,而且在跟踪精度和滤波能力等方面均具有一定的优势。     

一种基于TOA测量的位置信息场定位算法

针对传统的仅测脉冲到达时间(TOA)定位方法不能适应复杂体制雷达信号的问题,提出了一种新的基于TOA测量的位置信息场定位算法。首先由主站自提取辐射源的脉冲样本图,副站利用主站自提取的脉冲样本图匹配分选出该站接收的辐射源脉冲列,并将其对应的TOA数据传回主站,而后由主站基于各站的TOA测量构造目标位置信息场函数,通过网格搜索法实现对辐射源位置的估计。仿真结果验证了该方法的有效性。     

同时定位与制图辅助的GPS/DR组合导航

针对全球定位系统在信号失锁条件下与航位推算组合导航的系统误差快速累积问题,提出一种基于压缩扩展卡尔曼滤波的同时定位与制图的辅助的全球定位系统/航位推算组合导航方法。该方法利用同时定位与辅助实现运动平台在全球定位系统信号无效时连续稳定导航,抑制航位推算定位误差的累积,并利用全球定位系统定位结果校正同时定位与辅助制图误差,减小地图的不确定性。设计基于压缩扩展卡尔曼滤波的同时定位与辅助/全球定位系统组合滤波器,实现大尺度环境下同时定位与辅助/全球定位系统的实时解算。真实实验数据计算结果分析表明,相对于同时定位与辅助定位结果,同时定位与辅助的全球定位系统/航位推算组合导航可有效提高系统定位性能,使得制图精度提高10m。     

基于改进质心法的激光条纹中心提取算法

在激光测量系统中激光条纹中心位置的准确定位是整个测量系统的关键。由于激光的光源质量、目标物体表面粗糙度以及光源等因素影响激光条纹中心提取精度。提出一种改进的质心法的激光条纹中心提取算法,该算法利用差影法提取条纹目标,再基于连通域来对条纹目标去噪,通过细化法提取目标条纹的骨架,基于骨架的切线得到激光条纹的法向,最后运用质心法精确地提取激光条纹中心。经过验证,此算法具有提取精度高、实用性广以及鲁棒性好的特点。     

运动目标DOA自适应跟踪算法

战场区域移动通信系统中,指挥中心实时地将主波束对准作战分队来波方向,而将其他方向的来波作为干扰置零陷,不仅提高了抗干扰能力,而且还可对作战分队进行定位。这一过程是通过跟踪移动用户信号的波达角(DOA)来实现的,传统的高分辨率DOA估计算法,如MUSIC、ESPRIT等算法,无法实现自适应、实时跟踪,因为它需要对接收信号的协方差矩阵反复进行特征值分解或奇异值分解,计算量大。针对这一问题,引入基于改进的信号子空间自适应跟踪的卡尔曼(Kalman)滤波算法,该算法直接从信号子空间中提取DOA的更新,无需从协方差矩阵中提取。仿真结果表明,该算法不仅降低了运算量,而且可跟踪多用户的DOA。     

基于IGSO卫星的多普勒定位单向授时方法研究

针对导航战、城市或者室内环境中,可见卫星数目小于3颗,用户位置未知时,接收机无法完成授时等问题,并结合我国已有卫星导航系统(北斗和CAPS系统)现状,提出了一种基于IGSO卫星的多普勒定位单向授时方法。该方法通过测量卫星信号的多普勒频移,采用积分多普勒计数计算用户位置,完成单向授时功能。分析结果表明,使用3颗IGSO卫星搭载透明转发器载荷,可使我国领土范围内的定位授时可用性基本达到100%;静态观测用户,长期测量定位精度可达3m以内,授时精度误差小于100ns。由于该方法最少只需观测1颗IGSO卫星信号,这为导航战背景及微弱信号环境下的定位授时服务,提供了新的解决方法。     

基于线性数据融合的双椭圆定位模型优化算法

为了充分利用分离式台声源声纳定位系统的冗余测量信息,提高系统的定位精度,提出了基于线性数据融合的双椭圆定位模型优化算法。并通过数值仿真,对不同条件下的定位误差几何分布曲线图(GDOP)进行了研究。仿真结果表明,大部分探测范围内,两个声源之间距离的变化和时间测量误差对定位性能影响较小,而角度测量误差对该算法的定位精度影响较大。与仅利用距离信息进行定位的方法相比较,采用数据融合的优化手段,可以充分利用定位系统的冗余信息,有效地降低了系统的定位误差,探测盲区的定位性能也得到明显改善。仿真结果和性能分析为解决远距离探潜定位优化问题提供了理论依据。     

伪卫星辅助北斗定位精度改进方法

由于北斗二号一期系统卫星集中分布在赤道附近,导致国土范围内接收机南北方向定位精度偏低,且由于可视卫星均为正仰角,导致接收机垂直方向定位精度也偏低的问题,提出了利用地面伪卫星改善用户观测几何结构的方法来提高一定区域范围内北斗接收机的定位精度。推导了伪卫星与真实卫星组合的最小二乘定位算法模型,并给出了用于定位精度评估的南北和垂直方向的精度衰减因子值。仿真结果表明:在用户使用范围的北部地区布设伪卫星可有效降低用户南北方向以及垂直方向的精度衰减因子值,从而有效改善定位精度。     

RSSI与凸规划相结合的无线传感器网络定位算法

凸规划定位算法是无线传感器网络中一种较为常用的非测距定位算法。针对该算法中信标节点的重叠区域过大导致未知节点定位精度不高的问题,提出了RSSI与凸规划相结合的改进定位算法。算法利用RSSI值与距离的相对关系,将原有凸规划定位中未知节点的存在区域进一步缩小,提升定位精度。由于算法中只增加了一次未知节点与信标的RSSI值通信过程,基本保留了原有凸规划算法实现简单实时性好的优点。仿真数据及基于CC2430平台的实验表明,改进后的算法相对原有凸规划算法定位精度有明显提升,平均可提升20%～25%。     

Moving horizon based wavelet de-noising method of dual-observed geomagnetic signal for nonlinear high spin projectile roll positioning

Phase-frequency characteristics of approximate sinusoidal geomagnetic signals can be used for projectile roll positioning and other high-precision trajectory correction applications. The sinusoidal geomagnetic signal deforms in the exposed and magnetically contaminated environment. In order to preciously recognize the roll information and effectively separate the noise component from the original geomagnetic sequence, based on the error source analysis, we propose a moving horizon based wavelet de-noising method for the dual-observed geomagnetic signal filtering where the captured rough roll frequency value provides reasonable wavelet decomposition and reconstruction level selection basis for sampled sequence; a moving horizon window guarantees real-time performance and non-cumulative calculation amount. The complete geomagnetic data in full ballistic range and three intercepted paragraphs are used for performance assessment. The positioning performance of the moving horizon wavelet de-noising method is compared with the band-pass filter. The results show that both noise reduction techniques improve the positioning accuracy while the wavelet de-noising method is always better than the band-pass filter. These results suggest that the proposed moving horizon based wavelet de-noising method of the dual-observed geomagnetic signal is more applicable for various launch conditions with better positioning performance.     

分布式麦克风阵列的声源定位

声定位探测技术的无源被动特性,使其在定位技术研究领域内独树一帜,时延估计和定位算法是支持这一技术的核心。DUET时延估计算法简单,通过对接收到的信息分段帧移加窗处理,能够有效识别有用语音信息,时延估计精度较高,在高噪声的环境中非常适用;球面定位算法是基于时延估计提出的,对麦克风的排列形式不固定,适用于任意排布的麦克风阵列,并且在时延估计精度较高的情况下,能够很准确地对声源目标进行定位。     

基于加权双曲线定位的DV-Hop改进算法

针对基于双曲线定位的DV-Hop算法中误差项的异方差性引起的定位误差大的问题,提出了一种基于加权双曲线定位的DV-Hop改进算法。算法分析了基于双曲线定位的DV-Hop算法模型中误差项的异方差性,用加权最小二乘法对异方差性进行纠正,对加权最小二乘法中的权值矩阵进行了理论推导并得到与跳数相关的最佳权值矩阵,使得误差项满足同方差性,所得估计值接近最佳线性无偏估计。仿真结果表明,所提算法在定位精度上较目前常见的基于双曲线定位的DV-Hop算法都有一定提高。     

基于伪卫星的北斗系统定位精度改进方法研究

针对北斗二号一期系统卫星集中分布在赤道附近,导致国土范围内接收机南北方向定位精度偏低,且由于可视卫星均为正仰角,导致接收机垂直方向定位精度也偏低的问题,提出了利用地面伪卫星改善用户观测几何结构的方法来提高国土范围内北斗接收机的定位精度。仿真结果表明,在用户使用范围的北部地区布设伪卫星可有效降低用户南北方向以及垂直方向的DOP值,从而有效改善定位精度。     

一种基于极坐标模型的多AUV协同导航与定位算法

为了解决多个自主式水下无人航行器(AUV)在作曲线轨迹的航行时常规协同导航算法精度较低的难题,提出了一种基于极坐标的多AUV协同导航与定位算法.首先,将本算法的模型、可观测性与常规的直角坐标系算法进行了分析与对比.接着,进行了基于实航数据的数值仿真.针对解决各种传感器受异常噪声干扰导致多AUV协同定位误差变大的问题,本...     

水面无人艇导航与控制系统设计与实现

无人艇用于海面环境监测、海难搜寻救助、通航秩序辅助管理、海洋权益保护等方面具有广阔的应用前景,尤其是对于沿海沿江复杂水域具有明显的战略发展意义。以现有无人或小型作业艇船体及动力设备为基础,研究无人艇遥操作系统,包括岸基或母船控制台、艇载设备驱动系统及网络数据交换等方面内容,通过上位机海图实现艇运动路径规划,同时利用岸基或母船雷达及AIS获取的艇周目标信息提供在线避碰决策支持,根据无人艇采集的地理位置、航向姿态、航速及舵角等远程反馈数据产生对艇遥控指令,驱动无人艇上的车舵系统,实现自由加减速、前进、转向与停车等操作。系统通过推理及仿真试验,表明控制基站与艇数据交换可靠,艇车舵系统能有效响应遥指令,数据链路还能支持艇体搭载远程任务模块。