提高星载GPS接收机RAIM算法运行效率的方法研究

文中分析最小二乘残差方法和奇偶空间方法的原理和方法,分别针对两种方法中的故障检测统计量构造、可用性判断、故障检测与故障识别等4个模块的运算量进行比较。提出一种基于最小二乘方法构造检测统计量的奇偶空间改进方法,该方法能够提高RAIM算法运算效率,并利用工程样机对算法进行实际验证。试验结果,表明在满负荷运算的情况下,即在导航星数目为12颗时,改进算法的运行时间仅为24.8 ms,相比最小二乘残差方法和奇偶空间方法运行时间分别减少64 ms和10 ms,运算效率更高,更加适合星载GPS接收机使用。     

矢量数据压缩的Douglas-Peucker算法的实现与改进

分析曲线磁量数据压缩的Douglas-Peucher算法及相关理论，给出该算法的递归实现方法，并提出利用径向距离作为补充的约束条件，以控制数据压缩的面积误差和保持原始曲线的光滑形态。     

基于圆概率误差的RAIM可用性算法研究

把导航领域、军事领域和导航电子地图中广泛应用的圆概率误差(circular error probable,CEP)引入到HPL(horizontal protection level)的计算中,在最小二乘残差法基础上构建了基于圆概率误差的RAIM(receiver autonomous integrity monitoring)可用性算法。首先计算了在一定误警率、漏警率条件下多颗卫星发生故障时的水平定位偏差和一定置信度下的圆概率误差;然后以GPS导航星座为例,探讨了相关观测下计算HPL的新方法;最后把HPL与水平告警限差(horizontal alert limit,HAL)相比较,得到了基于圆概率误差的RAIM可用性,并通过算例验证了此方法的有效性和可行性。     

ISC参数改正的RAIM故障检测和识别

本文主要探讨RAIM算法中引入ISC参数改正对故障检测和识别的改进效果。采用若干MGEX站的观测数据,分别将未引入与已引入ISC参数改正的RAIM算法进行比较。实验结果表明,引入ISC参数改正的RAIM算法在单位权中误差σ、水平误差保护级别HPL、故障检验门限σT以及故障识别门限WT这4方面精度均有所提高;通过传统RAIM、有无引入ISC参数改正滑动开窗RAIM算法的对比分析,引入ISC参数改正的滑动开窗RAIM算法各项指标改善效果最优。从总体上看,引入ISC参数改正后,RAIM算法的故障检测率与故障识别率均有不同程度的提高。     

观测量非等权模型RAIM可用性算法研究

针对基于最小二乘残差估计的接收机自主完好性监测(RAIM)算法,结合伪距单点定位多采用观测量非等权模型,提出一种观测量非等权模型RAIM可用性算法,对实际计算具有借鉴意义。通过实测数据,分析了等权模型和非等权模型RAIM可用性算法对卫星几何分布的估计情况,验证了观测量非等权模型RAIM可用性算法的可行性。     

改进的Hatch滤波平滑算法及RAIM性能分析

在比较不同Hatch滤波定权方法的基础上,提出了一种基于改正数、验后单位权中误差和卫星高度角适应权因子的Hatch滤波改进算法,该算法精度较高、具有一定的抗差性,能够解决基于高度角的Hatch滤波在高高度角卫星发生周跳时滤波不平滑的问题。实验结果表明,改进的Hatch滤波平滑算法的精度优于传统的Hatch滤波和基于高度角的Hatch滤波,有良好的伪距修复效果。当存在伪距偏差时,改进的Hatch滤波能够提高滑动开窗RAIM的可用性。     

基于GPS矢量观测信息的姿态确定算法

用于GPS姿态确定的矢量化算法可等价于两级最优问题。第一级把GPS载波相位观测量转换为矢量观测量。第二级是Wahba问题,即从矢量观测量获得最佳姿态解。Wahba问题可用四元数法求解,如QUEST方法。本文采用基于小角度的迭代法求解Wahba问题。在均衡星座或均衡基线务件下,两级最优解亦是全局最优解。实验结果表明迭代解的精度与QUEST解相同。实验中也应用了改进的TRIAD算法以比较两级最优解。     

面积误差最小约束下矢量数据向栅格数据转换的优化算法

在总结现有的矢量数据向栅格数据转换算法的基础上,提出一种面积误差最小约束下的优化算法。该算法保证了多边形矢量数据在栅格化后的面积误差尽可能最小,从而提高所得栅格数据在面积分析相关领域中应用的可信度。     

基于DFT的可控误差矢量空间数据盲水印算法

传统的DFT(discreteFouriertransform)变换域水印算法中,水印直接嵌入变换后的系数,导致矢量空间数据误差较大。针对此类算法的缺点,本文提出了基于DFT的可控误差矢量空间数据盲水印算法。该算法通过放大处理DFT变换系数,将水印嵌入幅度系数和相位系数中,水印提取采用投票原则,无需原始数据的参与。试验表明,水印嵌入矢量空间数据引起的误差很小;水印对数据格式转换及常见的几何变换攻击具有很好的鲁棒性。     

多种算法融合的高鲁棒性矢量地图数据水印技术研究

本文在总结当前各种矢量数据水印算法的优缺点基础上,提出了一种通过融合多种水印算法构造一套具有高鲁棒性、强度可控的矢量地图数据数字水印解决方案.经过大量试验表明该方案从实现上具有简洁、方便、可控的优点,同时数字水印具有较强抗破坏、抗干扰能力,具有较强的应用推广价值.     

GPS RAIM水平定位误差保护限值算法分析

给出了一种新的水平定位误差保护限值(HPL)计算方法;通过模拟,分析了与已有方法的不同性能,得到了对应不同飞行阶段的合理的HPL计算方法     

GPS动态导航接收机自主完好性监测算法

针对目前GPS接收机自主完好性监测方法受到许多假设的制约这一问题,该文根据已有的导航系统可靠性研究,基于非理想故障模式以及故障分布参数的不确定性,利用先验概率模型对卫星和接收机异常建模;采用该模型,建立了基于误警率及漏检率的最小风险代价任意目标函数,以对残差统计量分析进而优化选取阈值;最后对快照接收机自主完好性监测法以及利用贝叶斯更新得到后验故障概率的多步完好性监测算法进行分析,具有一定的参考意义,多步算法将会进一步丰富GPS完好性结构。仿真实验结果表明,在每个几何条件下用反复试验法可进行阈值的搜索,达到比传统接收机自主完好性监测方法更好的效果。     

基于多模GNSS接收机的卫星系统完好性监测

为了满足多卫星系统完好性监测的需要,本文通过对比不同卫星系统定位结果的方法来监测各个卫星系统的可用性。利用上述方法对实测的三模(GPS、GLONASS和COMPASS)数据进行了处理,结果表明该方法具有可行性,可为多模GNSS接收机的自主完好性监测提供参考信息。     

基于漏检概率的RAIM可用性分析方法

描述了通常基于单故障假设相应的HPL，或VPL，的计算模型，针对WAAS用户在应用RAIM时需要顾及多故障的情况，提出了基于漏检概率的可用性分析方法，并通过模拟计算得到一些结论。     

一种基于分类-竞争矢量量化算法

本算法在分类量化的基础上通过引入竞争的方式产生初始码书。试验结果表明,本算法产生的初始码书的典型性较好。在不降低图像压缩质量的同时,极大的减少获取最优码书所需要的运算时间。     

一种分层压缩的高精度矢量地图加密方法

传统的矢量数据加密算法主要是直接对数据加密,忽略了矢量数据的结构与冗余。针对此类问题,提出利用分层压缩的矢量数据加密方法。首先,结合矢量数据结构特点,使用最小编码单元对线目标和面目标进行SEC压缩;其次,通过随机置乱MCOs的平均点距离对矢量数据位置加密;最后,使用XOR操作对MCOs顶点方向进行循环加密,达到加密矢量数据几何形状的目的。实验结果表明,该方法明显降低了加密过程计算量,与普通加密算法相比,在保证矢量数据精度和安全性的情况下,提高矢量数据加密效率。     

利用球面DQG格网的地形与矢量线自适应叠加算法

目的 为了解决几何法在大范围矢量线与地形格网叠加过程中出现的效率低下问题,采用球面退化四叉树格网(DQG)剖分模型,应用矢量点的动态“漂移”代替复杂的线交计算,提出并实现了一种高效的矢量线与球面DEM格网的无缝叠加算法。选用全球GTOPO30及局部ASTER GDEM高程数据以及1∶100万DCW矢量数据进行实验,结果发现,漂移算法的耗时成本是传统几何法的25%,矢量点的漂移误差可控制在半个格网单元之内,且完全避免了矢量线对地形多尺度叠加操作中出现的穿洞、跨越等现象。     

基于遗传算法的GPS单历元单点定位方法研究

从非线性优化角度对GPS单点定位问题进行了分析,建立了GPS单历元单点定位的遗传算法数学模型,并与常规线性化最小二乘平差的定位结果进行了比较。