北斗卫星/伪卫星组合定位关键技术研究

根据北斗系统定位原理,分析了同步伪卫星的几何布局、伪卫星数目及与卫星组合定位对定位精度的影响。仿真结果表明,在相同的误差条件下,伪卫星系统独立定位时,良好的几何分布及适当的伪卫星数目有利于伪卫星定位。与卫星组合定位时可以有效地改善定位网络的几何分布,减小精度因子值,从而提高定位精度。     

临近空间伪卫星定位精度仿真分析

基于临近空间的伪卫星具有非常显著的定位优势,提出了基于临近空间飞艇定位的伪卫星方案。通过理论分析,设计了基于4颗伪卫星的最佳布局方案;通过仿真计算得到了伪卫星覆盖区域内各点的几何精度因子;通过对伪卫星的星历误差、星钟误差和对流层延迟误差等主要误差源的分析,计算得到了基于飞艇伪卫星的定位测距误差,并给出了伪卫星覆盖区域内用户的定位误差。仿真结果表明,基于临近空间的伪卫星具有较好的定位精度,可以满足区域导航定位的精度要求。     

一种新的卫星导航系统快速选星方法

 从几何精度因子(GDOP)与星座几何布局的关系出发,提出了用于多星座卫星导航系统的快速选星方法——几何布局选星法.该方法以满足定位要求为前提,按卫星在星座中均布为原则来进行选星.仿真结果表明,相对传统GDOP选星法,计算量减少99%以上,而GDOP满足要求,同时,选星数较少且简洁快速,有效满足了选星求解的实时性和精度要求.     

基于GDOP的JTIDS相对导航定位源选择研究

分析 JTIDS 相对导航定位原理及其误差特性，研究导航源时间质量、位置质量及导航源与用户几何位置关系即几何精度因子(GDOP)对定位精度影响。在导航源时间质量、位置质量一定情况下，仿真分析 GDOP 值，提出基于 GDOP 值的导航源选择原则，以供相关人士参考。     

传感器网络节点定位精度的几何稀释分析

通过分析时间到达(Time of Arrival,TOA)算法的定位原理,利用定位精度的几何稀释(Geometrical Dilution ofPrecision,GDOP),描述定位误差与锚节点群几何布局关系,并给出基于测距的算法中GDOP的计算方法。采用蒙特卡罗仿真方法,仿真次数100,设定锚节点的测距误差相同,取锚节点数为3、5,对基于锚节点群内点、外点的未知节点定位误差的归一化GDOP值和GDOP均值求解,结合质心算法原理,验证了自身节点定位精度与确定该节点位置的锚节点的几何关系密切相关,得到锚节点群内点定位精度高的结论。     

GPS系统解的误差因素探究

由GPS卫星导航系统确定的位置与时间解的精度最终可表示为三维位置几何精度因子和站星伪距的测量误差因子之积。几何因子表示卫星与用户的相对几何布局对GPS系统解的误差的复合影响。一般地,将它称作卫星/用户几何布局相关的三维位置几何精度因子(DOP)。文章详细论述了影响GPS卫星导航定位的各种误差和几何精度因子的数学推导,揭示了GPS系统解的误差因素。     

一种特殊GDOP场景下的NLOS传播识别算法

在地面无线定位中,影响定位精度的最大因素是电波的非视距( NLOS )传播误差,定位估计前识别收发信机之间电波是视距( LOS )还是NLOS传播是提升定位精度需要研究的重要课题。为此,先对一种基于交叉面积的NLOS 识别算法进行改进,然后提出了一种针对特殊几何精度因子( GDOP)场景下的NLOS识别算法———分步检验算法。该算法采用两步进行识别,先用数据检验筛选出测量样本中的LOS测量值,再用改进的交叉面积算法进行识别。仿真结果表明,分步检验算法在特殊GDOP场景下具有良好的识别性能。     

GPS/北斗组合卫星导航系统快速选星算法

为实现GPS/北斗组合卫星导航系统的快速选星,提出一种基于几何布局的快速选星算法。根据最优选星方案的卫星分布特点,利用卫星高度角和方位角信息实现卫星的区域划分,应用代价函数法对中仰角区域的卫星进行筛选,得到最终的选星方案。与最优选星算法相比,该算法计算量明显减小;仿真结果表明,该算法能将几何精度因子(GDOP)控制在小于2.5的范围内,具有较好的选星效果。综合考虑算法复杂度和选星效果,基于几何分布的快速选星算法能够满足航空航天等对精度和实时性要求较高的领域的需求。     

基于临近空间飞艇定位的伪卫星布局研究

为满足卫星导航系统由于某种原因暂时不能使用时的导航定位需求,提出了2种基于临近空间飞艇定位的伪卫星方案,重点研究飞艇独立组网定位方案。对飞艇的覆盖区和定位可用区进行了计算,得到在考虑仰角作用下飞艇的实际定位可用区域。通过仿真计算对伪卫星布局与几何精度因子之间的关系进行了分析,得到了伪卫星布局的基本原则,为实际应用提供了定量依据,并给出了伪卫星布局的最佳方案。     

基于PDOP加权的模糊卡尔曼滤波在GLONASS单点定位中的应用

本文分析了几何精度因子(GDOP)对卫星导航系统定位精度的影响，提出了一种基于PDOP加权的模糊控制卡尔曼滤波方法．将其应用于GLONASS单点定位，结果表明，该方法可显著提高GLONASS单点定位精度。     

伪卫星远近效应分析与研究

伪卫星技术在改善和增强卫星导航系统定位性能等方面起到极其重要的作用。在应用中,常常会遇到时间同步、远近效应和几何精度衰减因子等问题。介绍了伪卫星应用中远近效应问题和常用的解决方案,重点分析了采用时分多址技术来进行伪卫星信号设计的问题。通过研究证明,采用时分多路复用更适合远近效应问题的解决。对伽利略伪卫星的脉冲调制进行了研究,得出了适合伽利略信号的脉冲调制占空比参数。     

Research of Fast Satellite Selection Algorithm for Multi-constellation

We propose a fast satellite selection algorithm for multi-constellation,which is based on both Newton's identities for Geometric dilution of precision (GDOP)fast computation and optimal satellite geometric distribution for less cycle participation.An effective closed-form formula is proposed for GDOP approximation,avoiding conventional matrix inversion and complexity.We reduce computational cycles with auxiliary optimal satellite geometric distribution,which improves the efficiency of realtime positioning under the combined action of both.Simulation results indicate that we can save more than 44％ and 99％ computational complexity when selecting 7 satellites from 10 and 30 visible satellites respectively.The GDOP of proposed method is very close to optimal result,better than that of Quasi-Optimal algorithm.     

面向无人机进场的伪卫星布局与定位仿真技术

伪卫星系统能够在全球导航卫星系统信号拒止情况下,独立辅助无人机精密进近。 本文面向无人机进场引导需求,基于伪卫星系统,给出了工程实用中伪卫星布设的一些约束条件和选址方法;基于双频的伪卫星信号,建立宽巷组合并结合卡尔曼滤波技术实现整周模糊度的快速估计,利用高精度的载波测量值进行定位解算。通过典型场景下伪卫星布局设计和宽巷载波相位定位算法建模,仿真验证了所提伪卫星布设方法的有效性以及整周模糊度确定方法的正确性, 同时与单频伪距定位相比,定位精度显著提升。     

三站时差频差定位精度分析

利用辐射源信号到达多个平台的到达时差信号和到达频差信号对辐射源进行定位,建立定位模型并计算几何精度因子(GDOP)。基于三站定位的平均处理方法,计算出GDOP 的合理区间。仿真结果表明:在GDOP 的合理区间,三站定位精度明显优于双站定位精度。     

城市峡谷中基于GDOP和NHC的GPS/IMU组合导航方法

针对在林荫道、高架桥和隧道等城市峡谷中全球定位系统(GPS)信号易发生遮挡、 干扰,导致导航定位精度低、连续性和可靠性差的问题,提出了一种基于几何精度因子(GDOP) 和非完整性约束(NHC)的 GPS/惯性测量单元(IMU)组合导航方法。其中,通过利用 GDOP 实现卫星定位构型优劣和定位精度的衡量,从而构建基于 GDOP 值的 GPS/IMU 组合导航量测更新模型。同时,为了进一步提高组合导航系统的精度,将 NHC 应用于该组合导航系统中。实验结果表明,所提方法水平和三维定位均方根误差分别是 3.88 m 和 4.78 m,相比于传统 GPS/IMU 组合导航方法的 9.25 m 和 13.53 m 分别提高了 58.06%和 64.67%,可以有效抑制 GPS 信号受环境干扰影响组合导航定位精度和可靠性的问题。     

基于蜂窝构型的空基伪卫星定位网络

伪卫星是基于非星基平台提供附加导航信号的设备,可与现有导航卫星共同工作或独立工作,能有效地改善导航性能。当伪卫星独立工作时,其空间分布对导航定位性能和应用有很大影响。针对基于中高空飞行器平台伪卫星网络的定位特点,提出一种高/低空混合蜂窝构型,并对可见性、远近效应和精度因子(DOP)分布进行了仿真。仿真结果表明,蜂窝构型具有覆盖范围大、拓展方便和DOP好的优点,能够提高覆盖地域的定位性能。     

基于正交多站测角的机载红外定位技术研究

研究了基于测角的被动定位方法,分析了双站测角定位系统的测距精度,针对双站测角定位精度较低且在一些目标方位上出现的几何方位影响精度(Geometric Dilution of Precision,GDOP)问题,结合机载平台的结构特点,提出了一种适用于单架飞机的红外被动测角定位方法.该方法按照正交方式将四个测量站装载到机载平台上,构成两个正交的测角定位系统,通过恰当选取两个系统的定位信息,可有效克服GDOP问题.最后进行了仿真验证,结果表明该方法能够有效克服GDOP问题,提高定位精度.     

Positioning performance analysis of the time sum of arrival algorithm with error features

The theoretical positioning accuracy of multilateration (MLAT) with the time difference of arrival (TDOA) algorithm is very high. However, there are some problems in practical applications. Here we analyze the location performance of the time sum of arrival (TSOA) algorithm from the root mean square error (RMSE) and geometric dilution of precision (GDOP) in additive white Gaussian noise (AWGN) environment. The TSOA localization model is constructed. Using it, the distribution of location ambiguity region is presented with 4-base stations. And then, the location performance analysis is started from the 4-base stations with calculating the RMSE and GDOP variation. Subsequently, when the location parameters are changed in number of base stations, base station layout and so on, the performance changing patterns of the TSOA location algorithm are shown. So, the TSOA location characteristics and performance are revealed. From the RMSE and GDOP state changing trend, the anti-noise performance and robustness of the TSOA localization algorithm are proved. The TSOA anti-noise performance will be used for reducing the blind-zone and the false location rate of MLAT systems.