基于卡尔曼滤波的罗兰C时差信号处理

罗兰C时差信号测量误差是影响定位精度的关键。简要介绍了罗兰C系统的定位原理和卡尔曼滤波技术,针对罗兰C时差信号的特征,设计卡尔曼滤波算法,基于CV模型和CA模型分别对罗兰C静态定位和动态定位的实测数据进行处理,得出相关结论,具有一定的工程实用意义。     

罗兰C信号中的窄带干扰抑制与仿真

窄带干扰（NBI）是罗兰C接收机接收信号中普遍存在的一种干扰。这种窄带干扰经常淹没有用的罗兰C信号,因此,去掉NBI对罗兰C接收机的正常工作尤为重要。分别采用最小均方误差（LMS）自适应算法和二阶自适应格型滤波器算法对带有窄带干扰的罗兰C信号进行处理。仿真结果得出：LMS自适应滤波器对同步干扰和近同步干扰都有很好的效果;但是由于罗兰C信号本身的编码信息而比较难获取期望信号,加上LMS自适应滤波器实现阶数较高,实现相对困难。二阶格型自适应滤波器由于是完全除去干扰频率点,不能用于同步干扰,但其对近同步干扰和非同步干扰仍然有很好的效果,且其实现较为简单,易于在工程上应用。     

eLoran系统新型信号波形设计及其性能评估

增强型罗兰导航系统(eLoran)作为全球卫星导航系统(GNSS)的备份系统,是国家定位导航授时(PNT)安全的重要基础设施.针对目前标准eLoran信号存在易受交叉干扰、天波干扰,通信数据传输速率低等的问题,本文基于标准罗兰信号体制提出了两种波形改进方法(衰减函数法与对称波形法)并对新型波形进行性能评估.实验结果表明,两种方法能够有效缩短波形持续时间,加速后沿波形下降,减小发射机功耗.对称波形法能够大幅减小波形持续时间,但缩短波形持续时间也将改变原信号波形的频谱特性,利用衰减函数法可以最大程度保证信号的频谱性能.综合分析可知,新型波形能够有效利用时域资源,空余的时间可用于增加传输信号,进而提高数据调制技术的性能.     

一种基于深度相机的机器人室内导航点云地图生成方法

点云地图是智能机器人自主导航的基础。文中提出一种基于深度相机的机器人室内导航点云地图生成方法,通过对图像特征的快速提取与匹配,实时估计相机位姿;综合考虑彩色图像的投影误差与深度图像的反投影误差,应用图优化算法对关键帧位姿与地图点进行联合优化;通过环路检测与地图优化降低估计误差累积的影响;利用估计得到的相机位姿将关键帧对应的图像点云进行拼接融合,形成表示三维空间场景结构的稠密点云地图。通过实验验证方法的有效性、精确性与实时性。     

稀疏点云引导的航空影像数字表面模型生成方法

密集匹配是生成数字表面模型的核心步骤,但在纹理缺乏、视差断裂和光照不一致等区域容易匹配失败。为了提高密集匹配结果的精度,提出一种稀疏点云引导(sparse point cloud guidance, SPCG)的航空影像数字表面模型生成方法,旨在利用空三加密的稀疏点云约束影像的密集匹配。首先,通过稀疏点云引导的方式,选择具有良好几何配置、高重叠度和高覆盖率的立体影像对;然后,利用最近邻聚类和金字塔传播方法,扩充稀疏点云的数量;进一步,采用改进的高斯函数优化扩展点的匹配代价,以提高密集匹配结果的准确性;最后,将多个密集匹配点云融合,生成数字表面模型。模拟立体影像和真实航空立体影像的实验表明,SPCG方法优化的半全局匹配显著提升了原始半全局匹配算法的匹配准确性,具体数值表现如下：半全局匹配生成的视差图与真实视差的差值大于1、2或3个像素的百分比分别为46.72%、32.83%或27.32%,而SPCG方法优化的半全局匹配相比于半全局匹配分别下降了7.67%、9.75%或10.28%。此外,相比于高斯方法优化的半全局匹配和深度学习方法金字塔立体匹配网络,SPCG方法优化的半全局匹配具有最高的...     

GNSS信号多径误差非包络评估方法

针对全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)信号体制评估过程中,多径误差包络评估方法给出了多径误差的上界,并没有反映反射信号载波和子载波相位引入的码跟踪误差问题,提出了一种码跟踪多径误差非包络评估方法。该方法将反射信号的码相位延时映射到载波和子载波相位延时,为码跟踪多径误差提供了准确的理论值,而且避免了多径误差包络方法求包络曲线的过程。给出了该方法的理论表达式,对BPSK、AltBOC、MBOC和BOC信号进行了多径性能仿真,并与多径误差包络评估方法进行了对比。理论和仿真结果表明,本文方法能准确的估计码跟踪多径误差,为GNSS信号多径误差测量值提供有效的理论指导。     

罗兰-C小型有源接收天线设计与仿真

针对罗兰-C无线电导航信号接收需求,研究一种高性能的罗兰-C小型有源接收天线,可以减小天线体积和安装难度,方便罗兰-C导航接收机的使用,具有较高的实用意义. 天线主体采用磁棒线圈天线接收长波频段罗兰-C信号,在天线内设计了包含放大电路、带通滤波电路、差分输出电路和供电电路在内的前端信号调理电路,从而增大信号灵敏度,提高信噪比;设计了一体化的天线结构,以便工程化应用. 通过仿真和实测结果表明:该天线在工作频带内,可以全向高效接收罗兰-C信号,而且对接收到的微弱罗兰-C信号进行放大并滤除带外噪声,信号强度和信噪比满足使用要求. 该天线具有体积小、灵敏度高、使用方便的特点,可应用于罗兰-C无线电导航,组合导航、附加二次相位时延计算等场景.      

罗兰C接收机的数字带通滤波器的设计

根据罗兰C信号的特点,设计直接FIR滤波器,在直接FIR滤波器的基础上介绍插值滤波器设计方法,根据罗兰C信号的频谱特性设计出满足要求的插值滤波器,通过比较发现：在相同的参数下,插值滤波器比直接FIR滤波器节省了很大的阶数,体现在运算量和资源占用量,在工程应用上有很大的优势,而且所要求的频带越窄,采样率越大,节省资源的百分比就越大。     

基于牛顿迭代法的GNSS欺骗干扰参数估计

欺骗干扰是全球卫星导航系统(GNSS)发展面临的重要挑战,针对小时延场景下欺骗干扰参数估计方法计算量大的问题,提出了一种基于牛顿迭代法的参数估计方法. 该方法以码相位估计为核心,通过构建欺骗场景下信号参数的非线性估计模型,采用牛顿迭代法对信号码相位进行估计,在此基础上采用最小二乘法对信号幅度和载波相位进行估计. 实验结果表明:该方法的平均迭代次数在10次左右,相比于传统参数估计方法,算法有效性大幅提升. 在准确性方面,该方法能够有效提高小时延场景下的信号参数估计精度.      

一种基于改进SIFT算法的遥感影像配准方法

本文首先分析了传统SIFT算法在遥感影像配准应用中存在的不足,从特征点匹配精度上进行了改进。通过分析SIFT特征点匹配的主要误差来源,逐步消除可能误差,提取尽可能多且精准的匹配点对。接下来利用该匹配点对作为配准用控制点对,分别对不同时相、不同分辨率遥感影像进行仿射变换和小面元微分纠正配准。最后与传统SIFT算法进行比较,试验结果表明本文算法具有更高的匹配精度。     

基于SCOT双加权二次相关的时延估计算法

在研究时延估计中二次相关法的基础上,为了进一步提升二次相关法在更低信噪比条件下的可用性,结合广义互相关中的广义权函数,对二次相关法中的两次互相关分别进行平滑相干变换(SCOT)加权处理.实验仿真结果表明,与二次相关法以及广义二次相关法相比,基于SCOT双加权二次相关的时延估计算法在信噪比低时仍具有较高的时延估值精度.      

长波天波授时可行性分析

为扩展现有长河二号系统的授时覆盖范围,提出利用天波实现远距离授时。结合实测数据以及长波天波场强和时延理论算法,分析了天波场强和时延随传播路径及昼夜变化的规律,并通过天地波场强的对比验证了利用天波授时的可行性。     

基于GPS的罗兰C系统定位误差修正研究

利用罗兰C系统对定位算法进行了推导，给出了罗兰C系统定位误差公式。分析了影响罗兰C系统定位的主要误差，指出电波传播附加二次因子(ASF)是影响罗兰C系统定位精度的主要原因。推导了利用GPS测量值的罗兰C系统的ASF修正算法，为实际进行基于GPS的罗兰C系统定位误差修正提供了理论参考。     

基于5G毫米波到达时间差的室内定位算法

随着第五代移动通信技术(5G)时代的到来,以毫米波通信为代表的技术得到了日益广泛的关注. 5G毫米波信号的带宽大、频率高、时延短,并且信道稀疏,所以能够为基于到达时间(TOA)和基于到达时间差(TDOA)的定位提供更加准确的测量值,有利于实现高精度的室内定位. 研究了三种应用于室内的5G毫米波TDOA定位算法,并结合卡尔曼滤波进行了试验验证分析与比较. 结果表明,基于5G毫米波的室内静态定位精度可达0.2886 m,动态定位的精度可达0.6076 m.      

利用直达波导频信号的高频外辐射源雷达接收阵列校正方法

基于数字调幅广播(DRM)的特点,提出了一种利用直达波频率导频信号的高频外辐射源接收阵列幅相一致性校正新方法。首先介绍了DRM广播的信号结构,分析了其导频信号作为校正源的可行性;考虑到高频段电磁环境和传播环境的时变非平稳特性,提出了一种基于平移不变阵元偶在时间上优选直达波校正数据的方法;最后结合地波模式和天波传播模式高频外辐射源雷达实测多通道数据,比较了该方法与其他辅助定标源方法用于接收阵列校正的效果,分析结果证实了该方法的有效性。     

eLoran噪声误差模型及产生方法研究

增强罗兰(eLoran)系统具备与全球卫星导航系统(GNSS)的互补性,使其成为最佳备份系统. 接收机通过测量到达时间(TOA)进行定时与定位,噪声是影响eLoran信号TOA精度的重要因素,而噪声中高斯白噪声(WGN)又是普遍存在的. 本文首先基于最大似然估计(MLE)方法推导了WGN下的TOA误差模型,其次采用线性同余法与Box-Muller变换对法相结合生成WGN,仿真分析了WGN的时、频域特性,最后利用产生的噪声模拟出TOA测量误差,并与理论TOA模型进行比较. 结果表明:理论误差模型与仿真TOA值误差吻合,验证该研究的TOA测量误差模型和产生噪声的正确性,研究成果可为eLoran信号的TOA误差模型和模拟器中噪声产生提供参考,促进eLoran系统应用发展.      

星载GNSS-R海浪有效波高反演模型构建EI北大核心CSCD

海浪有效波高是描述海况的重要参数,在海浪和海洋动力学的预测中起着重要的作用。然而,卫星雷达高度计和浮标等传统方法难以实现高时空分辨率的SWH估计。星载GNSS-R为估计SWH提供了一种思路。本文提出了一种基于归一化积分延迟波形反演星载GNSS-R海浪SWH的方法。首先,对星载GNSS-R延迟多普勒图进行去噪处理和数据过滤以便对DDM数据进行严格质量控制。然后,从DDM中提取NIDW,并基于NIDW计算4个GNSS-R观测值(即归一化积分时延波形的前沿斜率和前沿波形值之和,归一化积分时延波形的后沿斜率和后沿波形值之和)。随后,基于这4个观测值建立了星载GNSS-R海浪SWH反演经验模型。最后,分别将ERA5和AVISO SWH数据产品作为验证数据,并将反演模型的SWH估计结果与ERA5和AVISO SWH数据产品进行比较和分析。试验结果表明,当采用ERA5 SWH数据作为验证数据时,4个观测值反演SWH的均方根误差和相关系数分别优于0.66 m和0.65;当采用AVISO SWH数据作为验证数据时,4个观测值反演SWH的均方根误差和相关系数分别优于0.68 m和0.70。进一步表明了本文建模方法在星载GNSS-R SWH估计方面具有可行性和可靠性。     

一种新型罗兰导航系统差分技术

导航系统作为现代社会前进的指南针,其应用已经渗透日常生活、科技文化、国民经济、军事任务等各个领域,是现代社会正常运行必不可少的基础设施．罗兰导航系统作为陆基长波导航系统典型代表,是全球导航体系的重要组成部分,由于其导航精度相对较低,因此其在全球导航体系中的作用日益下降．近些年长波导航系统精度的提升主要依靠架设差分站等方式实现,但是这种方式成本高、修正数据更新率低．针对这一问题,本文提出了一种新型的差分罗兰导航系统,并针对其中的关键技术进行简要的介绍、分析、仿真、测试．