基于GPS和RFID的城市车辆定位系统的设计

详细阐述了城市车辆导航定位技术的发展现状,深入分析了城市车辆导航定位的特点和需求,在此基础上利用嵌入式开发平台设计实现了基于GPS和RFID(无线射频识别)的车载定位系统,系统主要由GPS模块、RFID模块、GPRS(general packet radio service,通用分组无线服务)模块等部分组成。该系统通过接收GPS数据和RFID数据,依托ARM平台进行分析处理,分析处理的结果通过GPRS模块发送到监控中心以实现对车辆的监控与导航。该系统具有实时性好、可靠性高、功耗体积小等显著特点,能够满足现代城市车辆的导航与定位需要。     

一种北斗二代MEO/IGSO卫星B1频点I支路导航信号的捕获算法及其软件实现

根据北斗二代导航系统扩频信号结构及其性质,研究和仿真了B1频点I支路导航信号的捕获算法,设计了滑动相关器来实现相关,并使用匹配滤波法剥离导航电文上调制的Neumann-Hoffman码。最后对捕获结果进行了误差分析。该算法对接收信号的载波多普勒频移和初始码相位进行粗估计,为导航数据的解调、用户接收机的定位创造了必要条件。     

基于边缘检测的空间目标激光测距数据预处理方法

边缘检测是图像处理和计算机视觉中的基本问题,目的是标识数字图像中亮度变化明显的点。激光测距是测距领域精度最高的重要技术手段之一,测距数据能够应用于科学研究之前,需要对原始数据进行一系列的预处理。根据目标信号和噪声信号在图像上的分布特点,提出了一种基于边缘检测提取目标信号的方法,将原始数据转化成测距残差图像,对其进行边缘检测后识别信号位置。实测数据处理结果表明,本文提出的算法具有一定的可行性和通用性。     

静态测量型GPS接收机的研制及其性能

静态测量型GPS接收机系统由8通道、单频ST-1接收机和静态后处理软件两部分组成,通过跟踪测量卫星载波信号、测距码信号及数据码(包含有星历数据)信号,获得伪距和载波相位观测值,采用差分(主要是双差)处理方法,达到精确测定两接收机天线间相对位置的目的.基线测量精度为10mm+2ppm×D.     

VLBI软件相关处理机脉冲星信号脉冲轮廓搜索算法

VLBI观测比单天线观测拥有更高的角分辨率,在脉冲星观测,尤其是成图和定位研究中有着重要的作用。相关处理机在进行脉冲星信号处理时,首先必须知道脉冲信号到达时刻、脉冲星相位及脉冲宽度等脉冲轮廓信息。研究了利用脉冲信号自功率谱来绘制脉冲星轮廓图的算法,此算法只需对单站信号进行频谱分析就可确定脉冲位置和宽度,然后在VLBI软件相关处理机中完成脉冲信号的相关计算。实际的VLBI数据相关处理结果表明,用上述方法可准确获得脉冲星的轮廓。     

非均一方差的GNSS定位误差模型检验

在全球导航卫星系统中,定位精度是一个重要的性能指标。准确的定位误差模型有利于理解系统的工作模式,同时也为进一步提高系统性能提供指导。当卫星的测距误差满足相互独立和方差均一的条件时,定位误差等于测距误差标准差与几何精度因子的乘积。然而在实际应用中,由于不同卫星信号的传播路径不同,测距误差的统计特征难以相同,尤其当卫星信号受到多径干扰与电离层闪烁影响时,不同卫星间的测距误差有显著的差异。介绍了一种利用奇异值分解方法建立的非均一测距误差的定位误差理论模型,利用北京站与香港站的实测数据,对受到多径效应与电离层闪烁影响的定位误差进行分析。结果表明,其统计特性与非均一方差的定位误差模型给出的结果一致,验证了模型的正确性和有效性。     

基于独立成分分析的射频干扰信号消除方法

射电天文已成为人类研究宇宙的重要途径。但随着人类生产、生活的发展,射频干扰信号对射电天文观测的影响越来越严重,观测数据的好坏关系到科学成果的质量甚至结论的真伪。目前广泛采用基于阈值判断射频干扰,对干扰信号直接舍弃部分观测数据的方法。此类方法存在阈值确定困难、观测带宽和时间被缩减等问题。针对脉冲星观测射电信号中,各干扰信号及射电信号统计独立以及呈现出的非高斯性,利用独立成分分析对混合信号进行分解,并根据观测信号中脉冲星信号和干扰信号的分布特点识别脉冲星信号,实现干扰信号消除。使用该方法对云南天文台40 m射电望远镜接收到的脉冲星观测信号进行独立成分分析,分解出独立的射频干扰信号和脉冲星信号,消除射频干扰信号。独立成分分析法在干扰信号消除、射电信号保留及信噪比方面均取得良好效果。     

射电望远镜远场区域强干扰源规避方法研究

随着频率使用率的提高, 射电天文台址地面或空间存在强电磁干扰致使望远镜接收机系统处于非线性状态. 为减少强电磁干扰的影响、提高天文观测效率, 提出了一种基于望远镜远场区域的强干扰源规避方法. 首先, 通过仿真分析确定的射电望远镜远场方向图, 结合望远镜与干扰源之间的位置关系, 分析了强电磁干扰到达射电望远镜焦点处的功率响应, 并依据接收机第2阶中频放大器性能参数, 确定射电望远镜处于非饱和状态的规避角度计算方法. 其次, 采用该方法计算分析了民航飞机对射电望远镜的影响, 若民航飞机上有主动发射的干扰源, 且不经过反射等传播现象, 当射电望远镜主波束轴偏开一定方向后, 可有效降低对射电望远镜的干扰强度.     

双线性极化天线的CAPS信号合成捕获算法

针对中国区域定位系统(China Area Positioning System,CAPS)接收机采用圆极化天线接收线极化信号引入极化损失的问题,提出了一种基于双线性极化天线的信号合成捕获算法.算法首先对双线性极化天线接收的两路CAPS导航信号实现捕获,并根据捕获结果进行信号同步;进而利用最大比合并合成两路信号以提高接收信号的信噪比.应用于实测数据的分析表明,合成信号的信噪比相比单路信号信噪比有1.5 dB左右的改善.     

GALILEO搜救定位处理的分布式数据融合方法

对遇险目标搜索救援的支持是GALILEO全球卫星导航系统的一项重要民用服务.文章介绍了GALILEO搜索救援子系统(SAR)定位的基本原理.在GALILEO SAR中测量量为时间信号与频率信号,文章详细地给出了两种测量信号的定位方法.基于多传感器信息融合技术,对搜索救援系统中不同测量信号进行综合状态估计.在仿真计算中,采用带噪声的模拟测量数据进行定位,数值计算的结果显示基于多传感器数据融合方法的综合状态估计是可靠的.     

探测器VLBI信号仿真方法

为研究VLBI对探测器的数据处理方法并评估其处理能力,现有做法需基于测站VLBI终端接收的探测器信号进行。采用信号仿真方法可以根据设计轨道与信标特点,利用计算机生成需要的探测器VLBI信号,相比试验观测具有独特的优势。观测试验时,测站终端接收探测器下行射频信号,通过混频变换为中频信号,再进行数字化采集数据。仿真信号时,为减少计算规模,直接构造数字中频信号,二次采样后提取通道信号,获得数字终端的VLBI仿真信号。由于探测器相对VLBI测站运动,测站接收的探测器下行信号反映目标的视向速度变化。根据探测器信号时延模型,研究了探测器点频信号和有限带宽信号多普勒效应的模拟方法。通过仿真信号与VLBI终端接收信号的对比以及对VLBI相关处理结果的分析,验证了探测器VLBI信号仿真方法的可行性,为后续仿真技术在月球与火星探测器中的VLBI测定轨应用奠定了技术基础。     

低轨通信卫星多普勒定位性能分析

为了研究低轨通信卫星多普勒定位性能,首先分析了低轨卫星的对地覆盖特性、信号传输特性以及多普勒频移特性,推导了多普勒定位原理和方法,提出了适用于多普勒定位的精度因子.基于已在轨的铱星和全球星系统,解算了全球范围可见卫星数和定位精度因子,并对相应测站进行了定位仿真实验和误差分析.结果表明:对于铱星和全球星系统,随着纬度降低,卫星可见数减小,多普勒几何精度因子变大;多普勒定位结果精度同时受到频率测量精度、卫星位置误差以及卫星速度误差影响,当卫星位置误差小于10 m、卫星速度误差小于0.1 km·s^-1时,对定位结果影响不大,此时频率测量精度成为影响定位精度的决定性因素,且当频率测量精度为0.01 Hz时,定位精度可达1.18 m.     

基于GPS射频信号模拟的定时方法

针对采用GPS定时的设备提出了基于GPS射频信号模拟的定时方法,在不更改原有设备的情况下,可利用外部时间基准进行同步。首先建立卫星的轨道模型,模拟出卫星的导航电文;然后根据设备的位置模拟产生观测数据;再将导航电文调制到卫星的伪随机码上,根据观测数据计算出伪距,对调制的信号进行延迟;最后,通过正交射频调制得到GPS模拟信号。已建立的实验模型能实现以上模拟过程。测试表明,该方法可达到10ns级的定时精度。     

基于生物学同步模型的WSN群同步算法研究

在研究现有无线传感器网络时间同步算法的基础上,为进一步满足大规模网络对同步算法精度和扩展性的需求,将生物学同步模型引入无线传感器网络中,提出一种分布式的群时间同步算法,并进行仿真验证。结果表明,该算法能够使具有不同初始相位的网络节点最终达到相位同步,满足网络同步要求。     

关于射电望远镜台址航空信号处理方法的研究

来自飞行器的航空信号会严重干扰邻近频段的射电天文观测,有效地分析确定射电天文台址附近航空信号分布范围,能够为射电天文观测干扰源的查找及抗航空信号干扰策略提供重要支撑.介绍了航空信号的获取方法.根据航空信号位置信息估算了飞机到测站距离随时间的分布情况,评估了航空信号到测站的功率损耗.提出了一种基于最小二乘多项式拟合和聚类算法划定高峰时段航迹分布范围的方法.首先通过最小二乘多项式拟合,获得航迹样本点在时间上的分布趋势和高峰时段;其次,对高峰时段的航迹样本点进行聚类分析,得到各高峰时段样本点空间分布范围;最后,采用相同方法对验证数据样本点进行聚类分析,计算航迹分布在已划定区域范围内的概率,验证了方法的有效性.     

基于NSGA-Ⅱ算法的多目标快速选星方法

全球卫星导航系统多系统选星问题能够转化为有约束条件的多目标优化问题求解,可以同时优化几何精度因子和选星数目这两个目标,从而在减少接收机运算量的同时获得良好的定位精度。提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法的多目标快速选星方法,该方法利用选星问题的序贯性生成初始种群,改进了约束处理方法,并选取合适的遗传算子和效用函数做出选星决策。通过仿真,证实该选星方法具有良好的可靠性和实时性,且不依赖于卫星的几何位置分布,可适用于有障碍或者遮挡的复杂情况。     

基于GPS实现测频等功能的虚拟仪器的研制

设计和研制了一种适用于大专院校示范教学实验的虚拟仪器。该虚拟仪器以GPS接收模块输出的1PPS(秒脉冲)信号为基准,测量无源石英晶体振荡器频率,同时利用GPS信号实现了仪器的时间同步与测距功能。从硬件和软件两方面描述了该虚拟仪器的构成及设计方法,主要介绍和讨论基于GPS和虚拟仪器技术实现多功能测量的途径。     

基于岭估计的快速静态精密单点定位研究

精密单点定位可以实现厘米级的定位精度,但其实时应用受到模糊度收敛时间的限制,模糊度收敛一般需要30分钟甚至更长的时间.基于相位历元间差分技术,可以避免模糊度的求解,但求解的参数为历元间坐标差.在相位历元间差分技术基础之上,推导了无模糊度模型的快速静态单点定位模型,并通过岭估计理论来进行参数的求解,两个以上历元就可以解算得到位置参数,从而实现静态状态下单点的快速定位,克服了模糊度收敛时间的局限,并讨论了不同坐标初值情况下估计值的精度.     

基于卫星DOR信号的VLBI相时延解算方法研究

VLBI技术是深空探测中主要的测角手段,其对与视线垂直方向上卫星的轨道和位置变化有很高的灵敏度.基于DOR信号的VLBI观测量一般是群时延,其精度一般为纳秒量级,在约2000 km的基线长度上,月球探测器的位置测量误差达近百米,对深空探测器来说位置测量误差会更大.为了提高卫星测定轨测定位精度,研究了含微小偏倚量的VLBI相时延的解算算法,并利用嫦娥—号△DOR观测数据对连续观测和间断观测时的算法进行了验证.结果表明:两种观测模式下皆可行.经过比较,相时延的随机误差大幅降低.     

GNSS中结合多普勒频移的DS-R定位新方法(英文)

在一些特定的GNSS定位应用中(比如城市或者山区),因为信号的遮挡,接收机无法同时跟踪到4颗以上的卫星以估算三维位置和钟差。提出一种新的DS-R(Doppler Shift-Range)定位算法:在任意历元,同时观测2颗可视卫星的多普勒频移和码相位,可以等效地获得4个观测方程。DS-R算法利用2颗可视卫星就能实现实时的三维定位。结合多频观测和三频相-码组合新方法,DS-R算法具有与标准单点定位相当的定位性能。DS-R算法为位置估算提供双倍的冗余信息,当可见卫星数较小、传统的定位算法失效时,可作为一个较好的替代定位算法。