UWB技术在无线定位中的应用

UWB技术由于具有低功耗、高速率和低成本等优势而成为未来无线定位技术的热点。Ubisense公司生产的Ubisense 7000定位系统是完全基于UWB技术的民用精密实时无线定位系统，其3D定位精度可达到15cm左右。介绍了UWB技术的基本概念，给出了UwB技术在无线定位方面的一个具体应用实例，最后对UWB技术的发展前景进行了展望。     

中国沿海无线电信标差分(BDS+GPS)系统设计与实现

为推动北斗卫星导航系统的海事应用,文中介绍了基于沿海无线电信标的差分定位系统及其应用情况,设计了兼容北斗和GPS的沿海无线电信标差分系统,详细分析了北斗伪距差分和定位算法,给出了基于国际海运事业无线电委员会(RTCM)标准的差分北斗信息的编解码流程。2013年底,在天津北塘实现了RBN-(DBDS+DGPS)的试验播发,并在信号覆盖的环渤海区域进行了动静态测试。测试结果表明:在台站信号300公里覆盖范围内,BDS和GPS单独实时差分水平定位精度相当,优于1.5米(95%置信度),BDS/GPS联合实时差分定位精度更优。     

室外巡检机器人的磁导航系统设计及实现

为了提高室外巡检机器人的导航精度和稳定性,基于磁钉磁场分布特性,设计了一种新的磁导航系统.首先根据巡检机器人室外磁导航需求,确定了磁钉材料、形状、尺寸及其排布方案;接着针对磁钉磁场强度设计了磁钉检测装置;然后对检测装置输出信号进行消抖滤波,并根据磁钉磁场分布构建了磁场比值函数,以及机器人相对于磁钉的横向偏差函数;最后以横向偏差为变量设计出巡检机器人磁导航的可变参数PID控制器.3种路径环境下的实验测试结果表明:与定常PID控制相比,基于可变参数PID控制的机器人横向偏差平均减少76.8%,轨迹标准差平均提高69.8%,且无脱离路径现象,说明机器人磁钉导航的准确性和稳定性,进而验证了所设计磁钉检测装置以及导航控制算法的有效性.     

遗传算法控制在船舶动力智能定位系统中的研究与实现

在船舶动力定位系统中,其稳定性和自动化程度对船舶的安全航行起着重要作用。而基于人工遗传算法的智能定位系统受到了越来越多的关注,主要因为其极高的定位精度和智能化水平。本文建立船舶的运动模型,分析动力定位的原理,结合遗传算法的有关特性,提出一种智能化的动力定位系统。利用PID控制算法对有关控制参数进行优化与仿真。实验结果表明,基于遗传控制算法的船舶定位系统性能优越,能够有效提高自动控制系统的动态性能和定位精度。     

一种船载水声定位系统标定方法研究

本文介绍一种船载的水声定位系统精度标定方法。以船载模拟声源作为合作信标结合差分GPS、姿态监测装置建立动态基准点。采用系统偏差和标准差精确解算水下声导航定位系统的定位精度,可为水声定位系统提供海上定位校验的位置标准,并对试验所需最佳阵型和航路提供可靠参考和优化设计,从而提高试验结果的准确性。     

GNSS不同定位模式性能比较与分析

针对不同接收机用户对全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)定位精度的需求,分析了GNSS不同定位模式的定位性能差异.从GNSS观测方程入手,分别对观测方程线性化,绝对定位、相对定位模型进行了理论分析,得出了定位精度从高到低的顺序为:载波相位差分、伪距差分、位置差分、伪距绝对定位.用GPS差分接收机在四种定位模式下进行定位精度测试,测试结果验证了理论分析的正确性,并给出结论:载波相位差分定位精度可达2cm,表明了其在高精度定位与测量领域的广阔前景.     

基于UWB的船厂物流室内定位系统设计

为解决传统基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的船厂物流定位解决方案无法在室内应用的问题,设计一种基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)的船厂物流室内定位系统。通过添加运动传感器芯片,动态调整UWB标签的工作时间,延长其续航。采用到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)定位算法,减少标签与基站间单次定位需要的通信次数,降低坐标解算的复杂度,提升系统的易用性和可扩展性。该系统配合企业制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES),可为船厂物流运输管理、托盘集配管控等生产环节提供新思路。     

水声式自航模同步定位系统研究及应用

针对潜艇模型水下运动的定位问题,研究一种采用同步测距方式进行水声定位的试验用定位系统.通过对同步定位技术的数学模型以及影响系统的定位精度的几种因素的分析,提出相关改进措施;通过对几何定位精度的计算机仿真,证明布阵方式的选取对最后的定位结果有影响.试验结果表明,水声定位系统对水下自航模的定位能够达到较高的精度,较好地满足了试验的要求.     

多径电磁环境下动态舰船定位系统设计

结合当下船舶定位系统使用环境频多电磁干扰的条件,且电磁信号呈现出多路径的特征性,现有舰船定位系统不论在硬件设计,还是在软件算法都无法在多路径电磁环境下准确有效的处理定位数据信号。因此,提出多径电磁环境下动态舰船定位系统设计。在现有定位系统的硬件基础上,添加多路径电磁干扰信号处理硬件,完成对后续软件算法的支持;构建电磁环境下的定位计算模型,获得所需优化参数;根据电磁优化量,引入多路径定位信号优化算法,多路径电磁信号进行优化,提升定位数据的识别准确定与抗干扰性,最后通过仿真实验来完成对提出设计系统有效性与可行性的测试。     

一种基于空间APIT的甲板移动目标定位算法

大型载机舰甲板上飞机和车辆的准确定位是实现甲板智能、高效转运的重要基础。然而,传统光学定位和声波定位在甲板面环境下对大型目标定位均存在一定的局限性。将无线传感器网络中先进的平面近似三角形内点(Approximate Point-In-Triangle,APIT)测试定位算法推广到三维空间,通过将伴随节点和主节点组成节点组来构造目标物的相对运动,并通过APIT测试、权重投票的方式筛选定位栅格,从而实现甲板上飞机的定位。仿真结果表明,理论上该方法的定位精度符合实际定位需要,算法有较高的可靠性和稳定性,具备应用的基本条件。     

基于铺砂船的自动锚泊定位系统设计与实现

针对用于香港机场三跑道建设的铺砂船锚自动泊定位控制系统进行研究，在保证其动态定位精度为50 cm的前提下，开发出一套全新的自动锚泊定位控制系统。通过对控制模型进行分析并指出该系统存在的难点，采用模糊状态机控制方式对船舶中心点与起始点、船舶控制点与工作线的偏差距离和船舶中心线与工作线的角度偏差进行模糊化，船舶状态根据模糊化后的位置偏差和角度偏差等级综合进行划分，在不同状态采用不同的控制参数。根据铺砂船的实际应用效果，验证了该控制系统具有较高的精度和响应速度。     

滨海新区连续运行卫星定位综合服务系统定位精度可靠性分析

连续运行卫星定位综合服务系统(Continuous Operational Reference System,缩写为CORS)是卫星导航定位技术应用的发展热点之一,建设和维持着城市的坐标框架。但CORS系统在投入使用前,必须对CORS系统定位精度可靠性进行检验,以确保用户能够放心使用。文章对CORS定位精度指标测试方法进行了全面的探讨和分析;利用其中的3种方法对BHCORS系统进行了测试,并进行了精度分析,结果表明BHCORS系统定位精度优良,满足动态测量要求,可以提供cm级实时定位精度服务。     

水声定位方法研究进展

水声定位是实现水下定位的关键技术,也是近年来的研究热点。以声速修正和基阵布放为切入点,针对声速不确定、基阵布放设计不合理等问题综述提高水声定位精度的研究进展。针对基阵布放问题,重点对比基阵尺寸及基阵阵型阵元2种改进方案的研究现状。研究表明,为提高水声定位精度,进一步的研究应在以下3个方面展开:在声速修正方法研究中,遗传算法和粒子群优化算法相结合,可以在不提高计算量的情况下优化稀疏有效声速表,使定位精度得到进一步提高;基于组合基阵定位系统辅助的声速修正算法能够使定位误差更小;综合考虑阵元数目与所需定位精度的折中方案,能够本着降低布放成本的原则,通过优化不同阵元间距来提高超短基线的定位精度。     

一种远距离高精度定位方法

利用北斗卫星导航系统的短报文通信功能,改变传统定位差分信息的播发方式,建立一种新型定位模式。通过拉距收敛试验,分析接收机静态和动态的定位精度,并验证新定位模式的可靠性。试验结果表明:该方法能够满足远海施工高精度定位要求。     

动力定位时时域模拟程序试验验证

在启用新的动力定位系统时,数值和试验验证方法,包括静态动力定位能力分析、动态的时域模拟和模型试验应该用来设计,分析和预测新系统的性能。为了精确并经济地验证动力定位系统的性能,在Matlab\Simulink环境中,开发了一个能够进行一个"试验"来评估一个新设计的动力定位系统和其子系统的程序。另外,这个新开发的动力定位时域模拟程序的可靠性通过对一个半潜平台的模型试验进行了评估。结果表明,这个程序可以作为一个船舶研究工具用来检验新设计的动力定位系统或其新模块。     

长江航道工程测量投影变形修正新方案研究及试验

在长江航道工程测量中,对高斯投影长度变形问题进行修正尤为重要。GPS快速静态定位,能够快速获取较高精度的点位坐标信息以及精准的基线信息。研究利用快速静态测量获取高精度基线信息,在水平距离受地球曲率影响可忽略的范围内,通过在椭球切面上的水平投影计算真实水平距离,实现长度变形的修正。试验数据表明,修正后距离与全站仪精密测距结果偏差在厘米级,最大偏差为1.4 cm,满足航道工程测量精度要求。     

BDS/GPS/GLONASS组合在峡谷河段的定位性能和精度*

针对峡谷河段的不同卫星组合下网络实时动态（RTK）测试较少的情况，对三峡大坝至葛洲坝两坝间峡谷河段BDS/GPS/GLONASS组合下的流动站定位性能和精度进行测试。采取6种观测模式，测试内容为定位服务时效性、空间可用性和定位精度。结果表明，国产GNSS设备BDS网络RTK达到规范要求，固定解比例为98.1%，可以达到水平0.02 m、高程0.05 m的定位精度，一定程度上优于GPS。BDS和BDS/GLONASS双系统2种网络RTK在缺失或不使用GPS信号时，依然可提供高精度定位服务。组合定位能够弥补单一系统的不足，融合系统较各单系统均有不同程度的提高，BDS/GPS/GLONASS和BDS/GPS在定位服务时效性、空间可用性测试和定位精度方面均最优。     

基于Greenshield模型的船舶网络异常节点定位系统

为直接确定不良信息所处位置,提升船舶航行质量,设计基于Greenshield模型的船舶网络异常节点定位系统。按照ZigBee网络传感器的调配需求,分级连接节点传输电路与微型定位芯片,实现定位系统的硬件运行环境搭建。再通过定义网络节点角色的方式,规划定位密钥的管理流程,实现定位系统的软件运行环境搭建,结合相关硬件设备结构,完成基于Greenshield模型的船舶网络异常节点定位系统设计。对比实验结果显示,与常规Linux数据定位系统相比,应用网络异常节点定位系统后,TPR指标的定位精度大幅增加,不良信息可以也得到定向整治,从根本上保障了船舶的航行质量水平。     

半潜式海洋平台动力定位的动态面自抗扰控制

通过引入动态面控制思想对扩张状态观测器及非线性状态误差反馈控制律进行改造,设计一种动态面自抗扰控制器,并将其用于海洋平台动力定位系统的控制问题上。动态面扩张状态观测器的设计是为了提高系统的扰动估计能力,动态面非线性状态误差反馈控制律的设计是为了提高系统的稳定性与控制效率。仿真实验表明,改进后的动态面自抗扰动力定位控制系统对扰动的估计能力明显提升,系统的抗扰能力与鲁棒性得到增强,同时其具有较好的控制品质和响应特性,进而提高了海洋平台的定位精度。     

半潜式海洋平台动力定位的动态面自抗扰控制

通过引入动态面控制思想对扩张状态观测器及非线性状态误差反馈控制律进行改造,设计一种动态面自抗扰控制器,并将其用于海洋平台动力定位系统的控制问题上.动态面扩张状态观测器的设计是为了提高系统的扰动估计能力,动态面非线性状态误差反馈控制律的设计是为了提高系统的稳定性与控制效率.仿真实验表明,改进后的动态面自抗扰动力定位控制系统对扰动的估计能力明显提升,系统的抗扰能力与鲁棒性得到增强,同时其具有较好的控制品质和响应特性,进而提高了海洋平台的定位精度.