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Design and realization of synchronization circuit for GPS software receiver based on FPGA

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Journal of Systems Engineering and Electronics 2010年第1期21卷 20-26页

作者： Xiaolei Yu yongrong sun Jianye Liu Jianfeng Miao Navigation Research Center Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 E R. China Faculty of Science and Technology Deakin University Geelong VIC 3217 Australia Department of Land Surveying & Geo-Informatics Hong Kong Polytechnic University Hong Kong E R. China

With research on the carrier phase synchronization and symbol synchronization algorithm of demodulation module, a synchronization circuit system is designed for GPS software receiver based on field programmable gate array （FPGA）, and a series of experiment is done on the hardware platform. The result shows the all-digital synchronization and demodulation of GPS intermediate frequency （IF） signal can be realized and applied in embedded real-time GPS software receiver system. It is verified that the decision-directed joint tracking algorithm of carrier phase and symbol timing for received signals from GPS is reasonable. In addition, the loop works steadily and can be used for receiving GPS signals using synchronous demodulation. The synchronization circuit for GPS software receiver designed based on FPGA has the features of low cost, miniaturization, low power and real-time. Surely, it will become one of the development directions for GPS and even GNSS embedded real-time software receiver.

关键词： software receiver synchronization circuit field programmable gate army GPS joint tracking algorithm.

Modeling Method and Control Strategy for Hose-Drogue Aerial Refueling System

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2018年第2期35卷 371-382页

作者： Wu Ling sun yongrong Huang Bin Liu Jianye Navigation Research Center Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 P. R. China Department of Automation of Nanhang Jincheng College Nanjing 211156 P. R. China

Conventional method for hose-drogue model of aerial refueling system is known to be complex due to the flexible body of *** as reported,drogues are unstable in atmospheric turbulence,which greatly decreases docking success *** paper proposes a dynamic model for a hose-drogue aerial refueling system based on Kane equation and rigid multi-body dynamics,and analyzes its ***,the nonlinear dynamic model is linearized at the equilibrium point and simplified from full order to 2 nd *** on the simplified 2 nd order model,active control strategies,including proportion integral derivative(PID)and liner quadratic regulator(LQR)control laws,are designed to inhibit the pendulum movement of drogue due to,atmospheric *** simulation results show the significant correctness of the proposed dynamic model by steady-state drag and balance position of drogue when the tanker flights under different ***,the steady state position error varies within 1 cm,thanks to either controller,when the drogue suffers from moderate-level atmospheric ***,the PID controller exhibits better control effect and higher control precision than LQR controller.

关键词： aerial refueling dynamic modeling hose drogue Kane equation proportion integral derivative(PID)control liner quadratic regulator(LQR)

A high dynamics algorithm based on steepest ascent method for GNSS receiver

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Chinese Journal of Aeronautics 2021年第12期34卷 177-186页

作者： Qinghua ZENG Wenqi QIU Jianye LIU Rui XU Jinheng SHI yongrong sun Navigation Research Center Nanjing University of Aeronautics&AstronauticsNanjing 211106China Key Laboratory of the MI IT Advanced Aircraft Navigation Control ami Health ManagementNanjing 211106China Jiangsu University Collaborative Innovation Center for Satellite Communication and Navigation Nanjing 211106China

High dynamic conditions impose critical challenges on Global Navigation Satellite System(GNSS)receivers,leading to large tracking errors or even loss of *** methods that intend to improve receivers’adaptability for high dynamics require either complicated structures or prior statistical information of *** paper proposes a high dynamics algorithm based on steepest ascent method that can circumvent the deficiencies of existing ***,the relationship between the error of carrier tracking and the maximum of Fast Fourier Transform(FFT)outputs is established,and a performance function based on the steepest ascent method is *** can keep stable in high ***,a new carrier-tracking loop is constructed by deploying the performance *** the variation of GPS receiver acceleration ranges from 10 g to 100 g,compared with the PLL that either loses lock or keeps tracking accuracy less than 33.89 Hz,the experimental results show that the proposed method can not only keep tracking,but also achieve tracking accuracy more than 2.77 Hz.

关键词： Carrier tracking loops Fast Fourier Transform(FFT) Global Navigation Satellite System(GNSS) High dynamics Steepest ascent

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分步北斗三频部分模糊度解算方法

导航定位与授时 2024年第4期11卷 26-37页

作者：王凯锋孙永荣付希禹李瑶南京航空航天大学自动化学院南京211106

针对动态环境下半周模糊度导致全集模糊度难以固定的问题,提出了一种分步北斗三频部分模糊度解算方法。该方法首先基于半周模糊度特性,设计了一种连续观测历元部分模糊度解算(COE-PAR)方法,初步筛选出质量较优的模糊度子集,减少了后续... 详细信息

针对动态环境下半周模糊度导致全集模糊度难以固定的问题,提出了一种分步北斗三频部分模糊度解算方法。该方法首先基于半周模糊度特性,设计了一种连续观测历元部分模糊度解算(COE-PAR)方法,初步筛选出质量较优的模糊度子集,减少了后续部分模糊度解算的计算量。进一步设计了一种逐级部分模糊度解算(CPAR)方法,通过多种基于观测质量的模糊度筛选方法对超宽巷、宽巷和窄巷模糊度进行逐级部分固定,获得了不含半周模糊度的部分模糊度固定解。最后通过动态车载实验验证了方法的有效性。实验结果表明,分步北斗三频部分模糊度解算方法可有效提高动对动相对定位的模糊度固定率。城市动态环境下,与传统全集模糊度解算方法相比,Ratio检验后的模糊度固定率从91%提高至100%,相对定位误差降低了18%~79%;同时,COE-PAR方法减少了CPAR方法中模糊度剔除时最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)算法约55%的执行次数。

关键词：部分模糊度解算北斗三频半周模糊度动对动相对定位

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Combining reinforcement learning with mathematical programming:An approach for optimal design of heat exchanger networks

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2024年第5期69卷 63-71页

作者： Hui Tan Xiaodong Hong Zuwei Liao Jingyuan sun Yao Yang Jingdai Wang yongrong Yang State Key Laboratory of Chemical Engineering College of Chemical and Biological EngineeringZhejiang UniversityHangzhou 310027China ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center Hangzhou 311215China

Heat integration is important for energy-saving in the process *** is linked to the persistently challenging task of optimal design of heat exchanger networks(HEN).Due to the inherent highly nonconvex nonlinear and combinatorial nature of the HEN problem,it is not easy to find solutions of high quality for large-scale *** reinforcement learning(RL)method,which learns strategies through ongoing exploration and exploitation,reveals advantages in such ***,due to the complexity of the HEN design problem,the RL method for HEN should be dedicated and designed.A hybrid strategy combining RL with mathematical programming is proposed to take better advantage of both *** insightful state representation of the HEN structure as well as a customized reward function is introduced.A Q-learning algorithm is applied to update the HEN structure using theε-greedy *** results are obtained from three literature cases of different scales.

关键词： Heat exchanger network Reinforcement learning Mathematical programming Process design

坐标矩阵奇异值分解下的视觉导航点对应关系计算方法

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中国惯性技术学报 2019年第2期27卷 205-210,219页

作者：孙永荣黄斌曾庆化赵伟南京航空航天大学自动化学院导航研究中心

为解决视觉导航中空间点与图像点之间的映射问题,提出一种坐标矩阵奇异值分解下的点对应关系计算方法。首先,针对一般几何分布下的空间点配置情况。然后,建立了视觉导航点对应关系计算模型,以矩阵奇异值分解为工具,推导了特征点集坐标... 详细信息

为解决视觉导航中空间点与图像点之间的映射问题,提出一种坐标矩阵奇异值分解下的点对应关系计算方法。首先,针对一般几何分布下的空间点配置情况。然后,建立了视觉导航点对应关系计算模型,以矩阵奇异值分解为工具,推导了特征点集坐标矩阵等式,构建了与旋转、尺度以及平移无关的不变特征,并计算特征点对应关系。所提出的方法避免了传统方法中特征点对应关系的指数级搜索或者在搜索特征点对应关系时需要人工设计较为复杂的匹配策略。试验结果表明,所提出的方法能够在极少次数搜索下准确获得点对应关系。

关键词：点对应关系视觉导航奇异值分解特征匹配

基于GM(1，1)改进模型的建筑物沉降预测

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南京航空航天大学学报 2009年第1期41卷 107-110页

作者：孙永荣胡应东陈武赖际舟南京航空航天大学自动化学院南京210016 香港理工大学土地测量与地理资讯学系中国香港

针对现代高层建筑进行沉降观测,对其未来的变形趋势进行准确地预测具有重要的意义。针对传统灰色GM(1,1)模型存在的模型精度不高的问题,本文提出了一种同时优化背景值和初始条件的GM(1,1)改进模型,并将其应用于对建筑物的沉降变形进行... 详细信息

针对现代高层建筑进行沉降观测,对其未来的变形趋势进行准确地预测具有重要的意义。针对传统灰色GM(1,1)模型存在的模型精度不高的问题,本文提出了一种同时优化背景值和初始条件的GM(1,1)改进模型,并将其应用于对建筑物的沉降变形进行定量分析与即时预报。通过与原始模型和其他模型的对比分析可以发现,本文所研究的改进模型在精度上有了显著的提高,更加适用于基础沉降的预测,具有很好的工程应用价值。

关键词： GM(1,1)模型沉降变形预测优化

背景对齐差分的机场跑道异物分块检测与跟踪算法

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计算机辅助设计与图形学学报 2021年第3期33卷 413-423页

作者：王国屹孙永荣张怡鲁海枰赵伟南京航空航天大学自动化学院导航研究中心南京211106

针对机场跑道异物的无人自主检测与识别过程中存在的检测结果受环境影响大、小目标检测困难以及漏检率高等问题,提出基于背景差分的机场跑道异物分块检测与跟踪算法.首先利用速度辅助的位置信息线性插值,获取背景模板图像库与待检测图... 详细信息

针对机场跑道异物的无人自主检测与识别过程中存在的检测结果受环境影响大、小目标检测困难以及漏检率高等问题,提出基于背景差分的机场跑道异物分块检测与跟踪算法.首先利用速度辅助的位置信息线性插值,获取背景模板图像库与待检测图像序列最相关帧;然后将图像分为不同子块,利用各子块内图像纹理复杂度设置自适应权值,结合ORB算法进行特征点提取,将各子块特征点归一化至原始图像,并与背景模板库最相关帧对齐作差,获取异物检测结果;最后引入核相关滤波器对检测结果进行多目标跟踪,采用各子块局部跟踪算法降低运算时间,并对跟踪结果进行可靠性检验.在3种实验场景下,与5种主流检测算法的对比实验结果表明,与目前已有的基于图像的机场异物检测算法相比,在保证算法处理速度的基础上,该算法将异物整体错检率降低了70%以上,并在异物尺寸大于1cm×1cm的情况下,将整体漏检率降低至0,获得了较好的效果.

关键词：机场跑道异物背景差分自适应权值图像分块核相关滤波器目标检测跟踪

包含乘性噪声自适应修正的非合作目标相对导航算法

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航空学报 2019年第7期40卷 240-250页

作者：朱云峰孙永荣赵伟黄斌吴玲南京航空航天大学自动化学院

无人机(UAV)态势感知的任务是利用机载传感器对未知环境进行目标识别和引导,针对无人机与非合作目标间中远距离的相对导航问题,提出了一种基于角度和距离量测的相对状态估计算法。在现有滤波算法的基础上,为了提高精度和稳定性,本文利... 详细信息

无人机(UAV)态势感知的任务是利用机载传感器对未知环境进行目标识别和引导,针对无人机与非合作目标间中远距离的相对导航问题,提出了一种基于角度和距离量测的相对状态估计算法。在现有滤波算法的基础上,为了提高精度和稳定性,本文利用了列文伯格-马夸尔特(LM)优化的思想对迭代卡尔曼滤波(IEKF)算法进行改进,提出了一种LM-IEKF算法,并推导该算法在迭代过程中的状态更新方程及协方差阵的递推公式。在此基础上,考虑到距离传感器由于信号相关特性而引入的乘性噪声,现有的加性噪声模型难以适应,因此,进一步提出了基于量测噪声自适应修正的Modified LM-IEKF方法,通过在线实时更新噪声阵提高滤波的精度,并设置渐消记忆指数平滑估计结果。算法验证结果表明,与现有的EKF、IEKF算法相比,在仅含加性噪声的情况下,LM-IEKF算法具有更好的性能;在包含乘性噪声的情况下,Modified LM-IEKF可以有效地估计量测噪声,与目前广泛使用的EKF算法相比,在综合相对位置和相对速度精度上分别提高了10%和23%。

关键词：相对导航迭代卡尔曼滤波(IEKF) Levenberg-Marquardt优化乘性噪声非合作目标