一种结合R树索引和海伦公式的偏航算法

针对卫星导航系统中嵌入式终端常用偏航算法(欧氏距离度量法和缓冲区近似法)的局限性,提出了一种结合R树索引和海伦公式的改进偏航算法。该算法采用R树索引筛选法缩小目标点所在航线范围,结合海伦公式快速计算出目标点到航线的距离,进而做出偏航判断。理论分析和实验结果表明,改进算法实现零误差快速偏航判断,显著提高导航定位终端偏航报警的实时性和准确性,从而降低了对终端计算能力的要求,满足了上万个航路点的快速偏航计算要求。     

一种改进的户外移动增强现实三维注册方法

针对目前移动增强现实三维注册实时性不强和鲁棒性差的问题，提出一种基于改进加速鲁棒性特征（speed up robust features，SURF）算法和角点跟踪算法（Kanade-Lucas-Tomasi，KLT）的移动增强现实户外三维注册方法。该方法通过结合快速视网膜关键点（fast retina keypoint，FREAK）算法改进了SURF算法（简称SUFREAK），提高算法描述子构建效率，并保持了算法的鲁棒性。利用视频帧间的相关性，采用KLT光流跟踪算法对户外场景的自然特征点进行跟踪预测，以提高三维注册的实时性。实验结果表明，在户外复杂环境条件下，改进SURF算法具有较高的实时性和鲁棒性，且基于改进SURF和KLT算法的移动增强现实三维注册具有良好的实时性和图像识别效率。     

利用改进的ICCP算法辅助导航

文中研究了ICCP算法的基本原理,分析了ICCP算法的特点,针对ICCP实时性差的不足,借鉴计算机编程思想中的移位寄存器原理给出了改进ICCP算法,同时,改进ICCP算法中每个采样点都可以有多个匹配结果,通过对这些匹配结果求加权平均可以有效消弱结果中的随机误差,从而提高了匹配的可靠性。并通过一个仿真实例,表明改进ICCP算法可以有效改善ICCP算法的实时性,经度方向精度与ICCP算法相当,纬度方向精度有明显的提高。     

基于改进随机蕨算法的GIS增强现实应用研究

随机蕨算法由于其简单高效,实时性好的特点,在计算机视觉领域得到了广泛的应用。但是其在构造二值特征过程中采用的基于像素点灰度值比较的方法对图像变形的适应性较差。本文基于方向梯度直方图对光照变化,图像变形鲁棒性较好的特点,利用统计方向梯度直方图取代像素灰度值进行比较,以此构造特征点二值特征。基于改进的随机蕨算法,本文设计了一种将增强现实技术(AR)应用于GIS的框架模型。实验结果表明,经过改进的随机蕨算法对目标识别的正确率得到了有效提升,且算法的实时性较好,适用于GIS的增强现实应用。     

改进Dijkstra算法的城市道路最短路径仿真研究

本文在分析Dijkstra算法基础上,考虑城市路网的特点及该算法在路径优化中的不足,提出一种基于双向搜索的Dijkstra改进算法,它可以减少路网节点的搜索范围和计算复杂度.仿真结果表明,改进算法在最短路径搜索中可使候选节点数减少15％～25％,当节点越多这种减少越明显,可提高搜索路径的实时性.     

改进的边折叠三角网简化优化算法研究

本文提出了一种改进的“边折叠”模型三角网简化算法。该算法通过对误差变量的选择,建立了有效的边“折叠价值”计算公式对简化进行局部误差控制。算法很好地解决了约束型狄洛尼三角网中的数据冗余问题,提高了三维模型数据的传输速度和显示的实时性,最后利用单侧豪斯道夫距离给出了模型简化前后整体的误差变化。     

遥感25号无场化相对辐射定标

遥感25号是中国首颗高敏捷亚米级高分辨率光学遥感卫星。常规的偏航相对辐射定标利用卫星或相机偏航90°对地面均匀场进行成像,使得传感器所有探元获取相同的入瞳辐射亮度,实现卫星传感器的相对辐射定标。但拍摄单一地物均匀场并不能实现卫星传感器全动态范围的辐射定标,并降低了该方案的应用效率。本文针对中国遥感25号卫星,提出了不依赖于地面均匀场的无场化偏航辐射定标方法实现遥感25号的高精度高频次相对辐射定标;同时在偏航辐射定标数据处理中提出基于line segment detector(LSD)算法偏航定标数据规定化方法,确保偏航辐射定标图像每一行数据为传感器所有探元对同一地物的成像;采用传感器探元直方图规定化的方法实现遥感25号全动态范围相对辐射定标参数解算。利用遥感25号偏航辐射定标数据进行辐射定标试验并与传统在轨统计辐射定标进行对比,结果表明遥感25号经偏航辐射定标后所有探元平均条纹系数优于0.07%,图像上各种条纹条带噪声以及残余条带噪声得到较好去除,无场化偏航辐射定标方法优于传统在轨统计辐射定标方法。     

航向垂线的地图匹配算法

针对现有地图匹配算法的优缺点,该文结合车辆导航特点对空间道路数据进行网格化处理并建立拓扑关系,改进了交叉路口的地图匹配算法,充分利用航向信息设计了基于航向垂线地图匹配算法。通过实际动态测量获取的数据,验证了该算法在解决交叉路口误匹配、不匹配和匹配精度低等问题中的优势。在提高匹配精度和准确性的同时,该算法的解算速度同样能较好地满足导航实时性的要求。     

GIS中最短路径算法的改进实现

针对GIS中网络拓扑图的一般特点和对网络分析实时性的要求,以Dijkstra最短路径算法为理论基础,采用快速排序和插入排序相结合的方式,使用地址排序的方法,改进原有最短路径算法中对最小权值的顶点的搜索策略,提出一种高效的实用的Di-jkstra最短路径算法的实现方法.     

一种改进的SIFT特征提取算法

为了满足无人机图像定位的实时性,提出了一种快速有效的SIFT特征提取算法。首先,在尺度空间特征点检测时设定像素步长,减少极值点的检测个数并较均匀地分布在图像上;其次,根据检测到特征点自身灰度信息确定对比度阈值,去除对比度较低的特征点。该算法实现自适应步长和对比度阈值来加快特征点提取,从而提高算法效率。实验结果表明,改进后的SIFT算法明显降低了提取出的特征点数,大大提高了算法效率。     

一种基于加表零偏稳定性的GNSS/SINS组合导航异常探测方法

在地面车载组合导航中,全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）的观测值容易受地面复杂环境的干扰,导致其定位结果出现异常,严重影响GNSS/捷联惯性导航系统（strap-down inertial navigation system,SINS）组合的滤波解算。从惯导系统误差特性的角度,研究了一种基于加表零偏稳定性的组合导航异常探测新方法。该方法从加表零偏解算的异常来发现GNSS位置、速度等观测值中的粗差,并采取剔除和降权的抗差方法抵御粗差影响。通过一组车载数据的分析表明,观测粗差对加表零偏解算的影响十分显著,以此为判别条件能够准确地发现观测粗差。采用该方法后,位置误差、速度误差和姿态误差的均方根分别减小了70.8%、87.9%和77.7%,显著提高了组合导航的解算精度和鲁棒性,为组合导航数据的抗差处理提供了一种新思路。     

基于惯性导航系统的轨道检查仪双位置对准方法

为提高轨道检查仪惯性导航系统对准精度,提出适用于轨道检查仪的惯性导航系统双位置对准方法。该方法利用轨道检查仪掉头方式,实现惯导系统加速度计常值零偏补偿。选用0.1°/h光纤陀螺仪和200 μg石英挠性加速度计组成惯性导航系统,在一铁路路段进行轨道检测试验。试验结果表明,双位置对准方法能够有效去除惯性器件零偏误差导致的轨道参数检测误差,在轨检仪连续工作300 m的情况下,铁路轨道水平检测精度明显提高。     

单频到五频多系统GNSS精密单点定位参数估计与应用

全球导航卫星系统(GNSS)已发展至多频多系统时代,特别以我国北斗卫星导航系统(BDS)为代表的四大全球导航卫星系统可全天时、全天候播发十几个频率的伪距、相位和多普勒等观测信息。多频多系统GNSS为用户提供更多的观测数据和组合选择,为精密定位、导航和授时(PNT)应用带来了新的机遇,如高精度位置服务、大地测量、空间天气和灾害监测等。但多频多系统GNSS观测为精密单点定位(PPP)组合模型和系统偏差及大气延迟估计等带来诸多问题和挑战。本文给出了单频到五频多系统GNSS精密单点定位(PPP)模型,估计和评估了单频到五频多系统GNSS PPP定位精度、接收机钟差、对流层延迟、卫星和接收机硬件延迟,以及频间偏差。给出了GNSS PPP最新应用进展,包括GNSS气象学、电离层模拟、时间频率传递、建筑物安全和地震监测及其应用。结果表明,多频多系统极大地提高了GNSS PPP参数估计的精度和可靠性,具有重要的应用价值。最后给出了多频多系统GNSS PPP应用前景与展望。     

零角度修正在GNSS/INS组合导航中的应用

研究了静止条件下零角度修正在GNSS/INS组合导航中的应用。分析了静止条件下载体航向角解算漂移的原因,给出零角度修正的具体表达式。通过更改卡尔曼滤波量测方程的方法实现航向角误差修正,并用实测数据进行实验验证。结果表明,在静止条件下单独使用零角度修正可以提高载体的航向角精度,并利于垂向陀螺零偏的估计;在零角度修正基础上结合零速修正技术,航向角精度可以进一步改善。     

北斗卫星导航系统双差网络RTK方法

针对北斗卫星导航系统常规实时动态差分(RTK)定位中,整周模糊度的快速解算和流动站位置信息的解算精度问题,该文研究了一种北斗卫星导航系统双频双差网络RTK方法,首先解算参考站网B1、B2载波相位整周模糊度,利用固定的参考站网载波相位整周模糊度计算参考站的观测误差,使用区域误差内插法计算流动站的综合误差影响,改正流动站的观测误差并进行流动站的整周模糊度解算,最后使用实测数据进行算法实验。实验结果表明,该文的方法可以利用北斗卫星导航系统双频观测数据实现网络RTK流动站的厘米级定位。     

测日定位中病态问题的有偏估计及精度分析

目前月球/火星车上均搭载有太阳敏感器用于导航,但需要较长的跟踪观测时间才能实现绝对定位,影响了导航的实时性。本文研究如何在超短的跟踪观测时间(1~2min)内,实现测日绝对定位。首先推导了高度法定位的最小二乘法求解模型,并首次从病态问题的角度看待测日定位问题,采用奇异值分解法对病态问题进行了诊断。通过仿真算例,将有偏估计的方法应用于测日定位,并对不同有偏估计方法进行了比较。仿真计算结果表明,有偏估计总是能够改善初值的精度,明显优于最小二乘法。但初值的选取对有偏估计的影响非常显著,有偏估计总是将初值沿着太阳的指向稳定收敛到一条与太阳指向垂直的直线上,且这条直线通过真值。     

Method for evaluating real-time GNSS satellite clock offset products

Real-time satellite clock offset products are frequently utilized in navigation and positioning service fields. The precision of such products is a key issue for their application. The evaluation methods existed for satellite clock offset products are mostly based on post-processed satellite clock offset solutions, which will encounter problems in real-time product evaluation, especially for real-time satellite clock offset products estimated from data with regional stations only. We propose an improved evaluation method for global navigation satellite system (GNSS) satellite clock offset products. In the proposed method, we use all-satellite reference method instead of single-satellite reference method to eliminate the timescale in satellite clock offset products. Moreover, a preprocessing step is suggested to detect gross errors and initial clock bias before evaluating the precision of the satellite clock offsets. We conduct two examples to verify our method, and the experimental results show that the proposed method is more reasonable in assessing the GNSS satellite clock offset precision, and it also provides a reliable approach to analyzing the estimated satellite clock offset in both real-time and post-processed, or globally and regionally.     

X射线脉冲星导航定位技术研究

X射线天文学催生了X射线脉冲星导航,并为其提供了理论和技术基础,本文分析了X射线脉冲星导航的原理和计算方法,介绍脉冲星导航研究的重大意义及进展情况,分别对该技术涉及的关键技术,即脉冲星巡天、脉冲到达时间、X脉冲探测器、时空基准的建立与维持和导航算法等做了介绍。     

利用SLR和伪距资料确定导航卫星钟差

提出了综合利用SLR和GPS伪距资料测定导航卫星钟差的方法,采用2002年10月的SLR和伪距实测数据计算了GPS 35卫星的钟差,并对GPS 35卫星的钟差进行了预报,为了验证计算结果的精度,将本文计算的卫星钟差与IGS精密钟差进行了比较.通过比较分析发现:综合利用SLR和伪距资料测定的导航卫星钟差精度优于3 ns,测定的导航卫星钟差与实际卫星钟差不存在系统差;导航卫星钟差的预报精度与计算卫星钟速的时间跨度有关;可以分离卫星坐标和卫星钟差之间的相互影响,便于对卫星钟差的研究.     

抗差估计在RTK／INS紧组合中的应用研究

针对动态环境下GNSS／INS导航定位结果常受粗差影响的问题,提出了一种基于抗差卡尔曼滤波的GPS／BDS双系统RTK／INS紧组合导航定位算法,根据方差膨胀模型,建立抗差卡尔曼算法,得到GNSS／INS紧组合抗差解,并通过两个不同区域的实测车载实验进行了算法验证. 实验结果表明:本方法相较于传统方法，在N、E、D三个方向的导航精度分别提高1.4～4.6 cm,0.7～9 cm,1.5～2 cm,模糊度固定成功率提高10.3％～25.6％,导航精度及可靠性得到显著提高,对动态环境下车载或自动驾驶等应用具有一定的理论参考和实用价值.