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伪卫星网络定位算法研究

伪卫星网络定位算法研究

作者：刘源西南交通大学

学位级别：硕士

北斗卫星导航系统（BDS）是我国研制的全天候的区域卫星导航系统。北斗系统和其他类似的GNSS不论是在陆地、海洋还是在天空中都已经是获取定位导航信息的最佳途径,而且发挥着越来越重要的作用。然而,由于BDS/GNSS信号本身的限制和人们... 详细信息

北斗卫星导航系统（BDS）是我国研制的全天候的区域卫星导航系统。北斗系统和其他类似的GNSS不论是在陆地、海洋还是在天空中都已经是获取定位导航信息的最佳途径,而且发挥着越来越重要的作用。然而,由于BDS/GNSS信号本身的限制和人们对位置信息越来越多样化的需求,其在室内定位、山谷、隧道等信号被遮挡的区域便无法满足定位需求。伪卫星系统,作为一个GNSS的增强系统便可以解决这个问题,不仅可以提供额外的类GNSS信号,还可以在完全没有GNSS信号的区域进行独立组网定位。而且,伪卫星的加入使得利用载波相位测量量进行精密定位成为了可能,使系统定位精度可以达到厘米级。为了跟踪并研究国内外在伪卫星领域先进的研究成果,本文的研究内容主要有以下几个方面。首先,本文通过对国内外伪卫星技术研究现状的总结,并结合对北斗系统的分析,详细阐述了北斗伪卫星系统的工作原理并对设计了其中的信号体制和导航电文。另外还重点分析了北斗伪卫星系统中时间同步、整周模糊度解算、非线性滤波、组网布局等关键技术。其次,分析了伪卫星几何结构对其定位性能的影响,并详细论证了精度因子这一评价其几何结构优劣的指标。从理论上分析了伪卫星对北斗的增强原理,并结合北斗星历数据进行了精度因子的仿真分析。再次,讨论了远近效应、多径效应对伪卫星布局选址的影响,并在考虑这些影响因素的情况下,以精度因子为指标,提出了一种结合惩罚因子的自适应遗传算法在伪卫星布局优化中的应用。结果表明,该方法完全可以完成在多个限制条件下的伪卫星布局优化工作,其中自适应的遗传算法在收敛速度上更具优势。最后,对比分析了定位算法中线性化误差对北斗系统、伪卫星系统的影响。结合对线性化误差来源的分析,分别在北斗系统、北斗伪卫星系统场景下利用扩展卡尔曼滤波、二阶扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波进行了仿真分析,并对比了三者的定位精度。结果表明,在伪卫星距接收机距离较近且伪卫星布局不好的情况下,系统的非线性程度更大,此时,UKF能够提供更好的定位精度。但是当定位星座距离接收机较远时,EKF、EKF-2、UKF拥有近似的定位精度。

关键词：伪卫星定位布局优化遗传算法扩展卡尔曼滤波无迹卡尔曼滤波

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基于双星系统的伪卫星无源区域定位研究

基于双星系统的伪卫星无源区域定位研究

作者：张伟伟西北工业大学

学位级别：硕士

本文系统地讨论了基于双星的伪卫星无源区域定位系统的定位理论以及方法。双星系统是我国自行设计的区域卫星导航定位系统。由于其定位过程是有源主动定位，容易受到干扰。因此，在现有的系统能力基础上，合理配备伪卫星基站，实现区... 详细信息

本文系统地讨论了基于双星的伪卫星无源区域定位系统的定位理论以及方法。双星系统是我国自行设计的区域卫星导航定位系统。由于其定位过程是有源主动定位，容易受到干扰。因此，在现有的系统能力基础上，合理配备伪卫星基站，实现区域性的无源定位具有重要意义。本文提出了一种基于双星的伪卫星无源区域定位系统，即设置适当伪卫星系统，增加观测量，利用伪距测量方法定位，从而实现系统的无源被动定位。本文首先讨论了系统的定位原理以及定位方法，通过仿真分析比较了双星系统增强前后定位精度的改进，详细分析了影响伪卫星基站布站的几个因素，确定了基站的布站方案。然后分析了系统的几种主要误差源，讨论了它们对定位结果的影响特点。最后研究了系统中的同步问题以及远近场效应，提出了初步解决方案。理论分析和模拟仿真表明系统是有效可行的。

关键词：双星定位伪卫星定位无源定位 GDOP 差分定位

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临近空间伪卫星几何布局方案设计

系统工程与电子技术 2014年第3期36卷 532-538页

作者：杨一高社生阎海峰西北工业大学自动化学院陕西西安710072

临近空间伪卫星的定位精度与其几何布局有密切关系。为了提高伪卫星的定位精度,在研究现有伪卫星几何布局方案的基础上,提出了一组新的伪卫星布局方案。首先,在研究卫星数目与几何精度因子(geometric dilution of precision,GDOP)关系... 详细信息

临近空间伪卫星的定位精度与其几何布局有密切关系。为了提高伪卫星的定位精度,在研究现有伪卫星几何布局方案的基础上,提出了一组新的伪卫星布局方案。首先,在研究卫星数目与几何精度因子(geometric dilution of precision,GDOP)关系的基础上,确定了6颗伪卫星独立组网定位的设计方案;然后,分析了伪卫星的高度角和方位角对GDOP的影响,设计了基于临近空间飞艇的6颗伪卫星布局新方案。最后,将提出的伪卫星布局新方案与现有的布局方案进行仿真验证和比较。结果表明,提出的新方案不但增加了用户的定位区域范围,而且在定位区域内减小了GDOP,提高了定位精度。

关键词：伪卫星定位布局方案几何精度因子临近空间

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伪卫星技术在北斗系统中的应用研究

伪卫星技术在北斗系统中的应用研究

作者：杨文文哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

本文系统地讨论了伪卫星技术在北斗导航定位系统中的应用,及其对北斗系统定位精度的改进。北斗系统是我国自行设计的区域卫星导航定位系统。由于其定位过程是有源主动定位,容易受到干扰。因此,在现有的系统能力基础上,合理配备伪卫星基... 详细信息

本文系统地讨论了伪卫星技术在北斗导航定位系统中的应用,及其对北斗系统定位精度的改进。北斗系统是我国自行设计的区域卫星导航定位系统。由于其定位过程是有源主动定位,容易受到干扰。因此,在现有的系统能力基础上,合理配备伪卫星基站,实现区域性的无源定位具有重要意义。本文提出了一种基于北斗的伪卫星无源区域定位系统,即设置适当伪卫星系统,增加观测量,利用伪距测量方法定位,从而实现系统的无源被动定位。本文首先系统介绍了北斗的定位原理以及定位方法,通过仿真分析了北斗系统增强前的定位精度,随后提出了伪卫星改进方案,分析了伪卫星技术中的几个难点。然后对伪卫星技术改进后的北斗系统进行了分析仿真,讨论了伪卫星基站分布对定位精度的影响,为基站布置提供了一定的依据。随后设计了伪卫星基站的信号发射器部分。理论分析和模拟仿真表明伪卫星系统能有效的改进北斗的定位精度。

关键词：北斗伪卫星定位 GDOP

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LOCATA系统定位算法研究

LOCATA系统定位算法研究

作者：杨鑫西南交通大学

学位级别：硕士

在城市、室内、峡谷、地下等复杂环境条件下,GPS等卫星定位系统定位精度严重受到影响,甚至完全失效。因此,研制一种能够运用于室内外复杂环境的新型高精度定位系统一直是人们在导航领域追求的共同目标。Locata定位系统作为一种新型的地... 详细信息

在城市、室内、峡谷、地下等复杂环境条件下,GPS等卫星定位系统定位精度严重受到影响,甚至完全失效。因此,研制一种能够运用于室内外复杂环境的新型高精度定位系统一直是人们在导航领域追求的共同目标。Locata定位系统作为一种新型的地面伪卫星系统,它克服了时钟同步、远近效应、多径效应等大量具有挑战性的技术难题,弥补了GPS等定位系统的诸多弱点,该系统既可以自主独立定位,也可以和GPS组合实现联合定位,能实现室内外各种复杂环境的定位,且定位精度能够达厘米级,未来在军用、民用领域有巨大应用潜力。为跟踪国外出现的这种先进技术,本文从以下几个方面对Locata系统定位相关算法展开了研究。首先,本文研究了四颗伪卫星布局、伪卫星数目、组合卫星对覆盖区域几何精度因子值的影响,并通过Matlab进行了仿真验证。提出了设置虚拟伪卫星法,有效克服了当出现四颗伪卫星共面或近似共面的不利情况下的定位问题,通过改善几何结构实现有效定位解算,最后给出了有关伪卫星几何布局的建议。其次,研究了Locata系统整周模糊度的解算算法,包括KPI法和OTF法,并推导建立了Locata系统OTF数学模型。本文举例分析了LAMBDA算法的基本思想,通过Matlab仿真对比了浮点解和固定解、KPI法与OTF法对其定位精度的影响。再次,在GPS误差来源分析的基础上,归纳总结了Locata定位系统单点定位误差来源,通过Matlab仿真,分析了伪卫星数目、星座选取、与卫星组合定位对Locata系统单点定位精度的影响,并且对比分析了独立定位与组合定位的性能。基于标准的卡尔曼滤波模型,建立了Locata系统低速运动的卡尔曼滤波算法模型,通过Matlab仿真,对比分析了Locata系统分别采用LS、WLS、EKF算法的定位性能。最后,对本文开展的各项工作进行了总结,并对后续工作进行了展望。

关键词： Locata 整周模糊度伪卫星定位扩展卡尔曼滤波精度因子

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伪卫星数据监测云平台的设计与实现

伪卫星数据监测云平台的设计与实现

作者：李侦桂林电子科技大学

学位级别：硕士

我国的山体众多,山体滑坡事故时常发生,对人民的生命、财产、社会稳定以及国家经济造成不可忽视的损失。根据统计,山体滑坡造成的损失仅次于地震和洪水,山体滑坡是不可忽视的地质灾害问题。针对传统滑坡监测工程手段成本高、进行大规模... 详细信息

我国的山体众多,山体滑坡事故时常发生,对人民的生命、财产、社会稳定以及国家经济造成不可忽视的损失。根据统计,山体滑坡造成的损失仅次于地震和洪水,山体滑坡是不可忽视的地质灾害问题。针对传统滑坡监测工程手段成本高、进行大规模监测技术困难、系统稳定性不足以及智能化、信息化水平低等问题,本论文联合伪卫星定位相关技术,使用云计算技术研发了伪卫星数据监测云平台。本论文所述云平台分为三个部分,分别是基于伪卫星定位系统的监测节点、后端监控服务模块、用户数据监控端模块。各个模块负责云平台不同的功能,三者的结合实现了监测数据的采集、传输、处理与展示功能。云平台的监测节点由伪卫星定位系统进行数据采集。利用目前伪卫星定位技术不仅能够实现灵活组网,而且还能够实现较高的定位精度。云平台后端数据监控服务模块作为系统的核心部分,能够同时支持数量庞大的监测节点接入,并且可以实现对数据的存储、处理以及预警等功能。在实现功能的基础上,对其架构做了特定的优化使其在高并发以及高速IO场景下能够提供流畅、低延时的服务。用户数据监控端设计了针对工作人员的客户端以及面向大众的移动端应用程序,两款应用程序不仅提供良好的数据监控界面,而且操作简便,能够便利地得到系统中的关键数据。对于云平台的部署问题,对比传统的部署方式之后采用目前业界最为流行的方式进行部署,并且针对节点数量增加导致云服务实例的资源不足问题,提出使用Docker的Swarm mode分布式集群处理解决方案,实现了通过简单增加云平台服务器实例就能满足服务更多监测节点的需求。

关键词：云平台伪卫星定位云计算 Docker