无线电导航系统中基于GDOP的伪卫星定位误差研究

在卫星导航系统中,卫星定位的精度等性能很大程度上取决于定位卫星之间的相对几何布局,而GDOP(几何精度因子)正是衡量定位卫星几何布局优劣的一个很好的量度.为了更好地提高伪卫星的定位精度,从GDOP值的研究入手,得出一种基于加权GDOP(WGDOP)值的地面伪卫星定位误差算法.最后经过仿真比较基于常规GDOP和WGDOP两种精度因子的定位误差的大小,体现出WGDOP算法的优越性.     

GNSS/SINS紧耦合选星算法研究

通过分析全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)和捷联惯性导航系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)紧耦合导航系统中最小GDOP法的现有问题,提出一种改进的GNSS/SINS紧耦合选星算法。该算法的主要步骤包括:首先将可见卫星进行伪距异常值检测,并剔除异常值卫星;然后根据卫星的分布特点,利用卫星仰角信息选取最大的一颗作为天顶星,最后将剩余可见卫星随机组合选取三颗卫星和天顶星组成四颗星,得到最终的选星方案。经过与最小GDOP法仿真对比,该算法计算量明显减小,且在保证定位精度的前提下,减少了计算的卫星数目,降低了运算量,具有较好的选星效果。     

面向区域的GEO红外预警卫星部署研究

面向区域的地球同步轨道(GEO)红外预警卫星能为特定区域反导作战提供及时可靠的预警信息,想定了预警区域的经纬度范围,提出以空域覆盖性能和定位精度为性能准则部署GEO预警卫星。首先基于GEO卫星对地覆盖模型建立了卫星空域覆盖性能模型;然后分析GEO卫星与特定预警区域的空间几何关系,以几何精度衰减因子(GDOP)为定位精度衡量指标,建立了GEO星座对预警区域的定位精度模型;最后通过仿真综合分析了不同卫星部署方式对空域覆盖性能和定位精度的影响,给出了面向区域的GEO红外预警卫星部署的指导性结论。     

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。     

GPS与DTMB组合定位系统的改进选星算法研究

针对GPS卫星信号在楼群密集的城市和室内存在定位盲区而无法单独完成定位的难题,提出GPS-DTMB组合导航定位方法。在多源信号组合导航定位系统中,为了解决导航定位精度与运算复杂度间的矛盾,研究改进的加权行列式选星算法在GPS与DTMB组合定位系统中的可行性,与传统最小GDOP选星算法相比较,改进的选星算法具有运算复杂度低、计算消耗时间短的优点,并且对比分析在不同的组合卫星数目中,该算法与直接利用传统最小GDOP选星算法相比较的偏差大小,仿真表明,在15种组合卫星中,偏差小于0.1的概率在90%左右,能够得到满意的性能,证明了此方法的实用性。     

基于TOA的传感器网络定位误差几何分布研究

无线传感器网络中,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。分析了TOA算法的定位原理,引入了GDOP描述定位误差与锚节点群几何布局关系,并给出了基于测距的算法中GDOP的计算方法。通过场景分析,结合质心算法原理,提出锚节点群内点定位精度高,仿真验证了结论。     

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。     

卫星导航系统基四选星算法

随着卫星导航系统的发展,可见星数大大增多,为了减少接收机运算量,需选择可见卫星的一个子类。本文分析了卫星导航系统中N个4星最优分布与某4星最优分布中的k(k≤3)个卫星(共4N+k颗卫星)的联合分布GDOP值,并以此为基础提出了一类低复杂度近似最优的基四选星算法。该算法以经典的4星选择算法(最大体积法和四步选择法)为基础,通过多次迭代与部分执行,实现任意多于4星的卫星选择。仿真结果表明该算法与准优算法相比运算复杂度和GDOP值都更低。     

无源测距定位系统设计中的GDOP分析

几何精度因子(GDOP)是衡量一个定位系统精度的重要标准之一.为分析三维空间中GDOP随几何位置关系的变化,构建了GDOP分析模型.对GDOP的解算算法和典型四基站三维无源定位系统的分析表明,测距精度最终导致的定位精度会随着用户处于不同的相对几何位置而产生明显波动和规律变化.在以球体作为几何参考体的情况下,GDOP在不同“经线”或“纬线”上会出现不同程度的波动或近似为常数；延径向向外GDOP不断增大；基站点处出现GDOP的间断点.这些分析结果可以作为用户选择基站或操作区域的基本判据,并可为无源测距定位系统基准站点的布设提供参考.基站周边应当设定适当的保护距离以保持用户的定位精度；用户应当尽可能在参考几何体内部运动；在系统设计中,应当充分考虑用户的活动区域等限制因素.     

无区域识别的单台链双曲线定位GDOP计算

无线电双曲线定位精度由测距差误差与几何精度衰减因子（Geometrical Dilution of Precision,GDOP）共同决定。经典的单台链双曲线定位GDOP值计算需进行严格的区域识别,区域识别方法复杂且易误判。为此,从GDOP定义与球面三角定位方程出发,结合误差传播理论,提出无区域识别的单台链双曲线定位GDOP计算方法。以俄罗斯阿尔法无线电导航系统为例,计算两个不同矩形区域内的GDOP值,结果表明,所提方法与经典方法相比,在(20°N,40°E)、(70°N,140°E)所围跨越大区域内,两者计算GDOP值变化趋势吻合;在(29°N,103°E)、(38°N,113°E) 所围试验验证小区域内,两者计算GDOP值绝对偏差最大值为0.076,均值为0.048,证明所提方法的正确性和可用性。     

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。     

削弱GDOP对WLAN无线定位精度影响的研究

削弱GDOP对定位精度的影响,是实现高精度WLAN无线定位的关键问题。针对有关问题进行了深入研究;首先对GDOP的数学理论进行了推导、分析,然后提出了采用残差加权方法可显著削弱GDOP对WLAN无线定位精度的影响,最后通过算法仿真证明了其合理性和有效性,可显著提高对MS的定位精度。对实现高精度的WLAN无线定位具有重要意义。     

多卫导组合系统的快速选星算法研究

 分析了多卫导组合系统几何精度因子(GDOP)与可见星仰角和方位角的关系,并由此提出了一种适用于多卫导组合系统的快速选星算法,首先提出了选星前后GDOP相对比值随选星数增加的负指数衰减模型,使用户可根据对定位精度的具体需求实时确定所需次优星数,其次基于可见星的仰角将所有可见星进行分类:低仰角区、中仰角区和高仰角区,最后通过可见星方位角的排序、作差,给出了中仰角区被排除卫星的分布规律,实现间接选星.仿真结果表明,该算法相对于传统的选星算法计算量大大减小,并在损失约12%的GDOP值的情况下,可有效减少近50%的导航运算量.     

雷达组网布站对数据融合精度的影响研究

建立了雷达组网布站的结构模型和数学模型,为研究雷达组网对目标定位精度的空间分布情况,引入了组网雷达定位精度几何扩散因子(GDOP)的数学模型,并利用组网雷达定位精度GDOP描述了直线航路上雷达组网布站的定位精度分布;然后利用简单的最小均方误差融合估计算法对直线航路上的目标数据进行融合,并给出了雷达组网布站的评价指标与数据融合精度的对应关系,从而证明了在定位站几何布局已定的条件下可以用GDOP来表征航线数据融合定位精度的结论;最后给出了实例说明.     

基于星间测距的卫星自主定轨研究与仿真

提出了一种利用星间距离信息和扩展卡尔曼滤波算法确定卫星的位置和速度的方法。利用STK软件建立GPS星座,将1颗目标卫星与3颗参考卫星之间的距离引入一定的误差作为星间观测值,利用扩展卡尔曼滤波算法实现卫星的自主定轨。并对算法进行了改进,利用几何准确度因子GDOP值控制参考卫星的选择,消除了误差峰值。运算结果表明改进后的算法有很好的收敛性,提高了定轨准确度。     

多元外辐射源单站时差定位技术

针对传统单站无法实现时差定位、多站定位布站选址困难的情况,提出了一种利用多元外辐射源实现单站时差定位的方法,并推导了定位算法和详细流程。基于几何精度因子(GDOP)方法分析了不同时差测量精度、基线长度、布站方式对定位精度的影响。利用Monte-Carlo仿真验证了定位算法的有效性,也说明了这种利用多元外辐射源定位新思路的可行性。仿真结果表明,该定位方法在长基线、Y型布站时定位精度最高,相比均采用地面外辐射源定位,利用卫星与地面外辐射源结合的方式可以使三维定位精度提高10倍以上。     

多形态分区的子系统融合多站时差定位

以多种4站定位的站点形态特征划分区域,按照定位精度互补原则跨区域组合站点构成子系统,再对子系统的定位解进行数据融合处理.文中还通过一种新的时刻标定方法,以牺牲测量时间误差换取定位解的误差规律,并结合解的几何精度稀释(GDOP)值进行精度修正.仿真实验表明以上方法对多站时差定位的运算效率和定位精度都有明显提高.     

低轨卫星对空间目标的三维定位精度分析

建立了低轨卫星对空间目标的三维观测模型和定位方法，并对采用该方法时，各种因素对定位精度的影响进行了理论分析，给出了三维空间中不同高度的定位精度几何稀释（GDOP），得出了有意义的结论，可为低轨卫星星座设计和传感器调度提供参考依据。     

卫星导航信号完整性研究

为了提高导航定位的可用性,在街道、树林和室内等有遮挡的场景实现精确定位,卫星导航的完整性研究日益成为热点。文中提出了一种全新的卫星-基站混合定位方法。该方法考虑非直达波(NLOS)的影响,将散射体作为虚拟信号源,建模分析NLOS导致的定位误差,并基于GDOP分析,选择最优的卫星-基站定位组合,抑制多径误差,改善定位精度因子(DOP)。仿真表明,相比于传统的混合定位,该方法具有更高的定位精度和鲁棒性。     

卫星导航信号完整性研究

为了提高导航定位的可用性,在街道、树林和室内等有遮挡的场景实现精确定位,卫星导航的完整性研究日益成为热点。文中提出了一种全新的卫星-基站混合定位方法。该方法考虑非直达波(NLOS)的影响,将散射体作为虚拟信号源,建模分析NLOS导致的定位误差,并基于GDOP分析,选择最优的卫星-基站定位组合,抑制多径误差,改善定位精度因子(DOP)。仿真表明,相比于传统的混合定位,该方法具有更高的定位精度和鲁棒性。