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导航定位学报/Journal Journal of Navigation and PositioningCSCDCSTPCD北大核心
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    利用VMD-SSA-LSTM的电离层总电子含量预报研究

    王建敏刘志鹏黄佳鹏徐迟...
    88-101页
    查看更多>>摘要：针对太阳活动影响下机器学习模型对电离层总电子含量(TEC)短期预报精度不高的问题,本文提出了一种基于变分模态分解(VMD)、麻雀搜索算法(SSA)、长短期记忆神经网络(LSTM)的组合模型(VMD-SSA-LSTM),以期提高TEC短期预报精度.利用VMD算法对不同时期太阳活动程度影响下的东、西半球TEC格网点数据分解,利用SSA优化LSTM模型,将分解的TEC样本分量及模型最优初始权值和阈值输入到LSTM模型中,将分量预测序列合并重构,得到电离层TEC预测值.实验表明:VMD-SSA-LSTM组合模型在东、西半球太阳活动强烈、适中、较弱时期的均方根误差分别为0.77、0.56、0.69;0.92、0.76、0.73个TECu,平均绝对误差平均值分别为0.69、0.47、0.56;0.79、0.65、0.58个TECu,平均相对精度分别达到94％、94％、93％;93％、91％、91％以上,残差绝对值分布在0～1个TECu的比例均值分别为75.56％、96.11％、85％;74.44％、80.55％、78.33％,较VMD-LSTM、LSTM两种模型预报精度有显著提升.

    太阳活动电离层总电子含量变分模态分解麻雀优化算法长短期记忆神经网络

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    一种WiFi混合滤波的RSSI室内定位算法

    于兵柳鑫程海波谢玮强...
    102-111页
    查看更多>>摘要：针对接收信号强度指示(RSSI)在基于WiFi的室内定位应用中易受到环境影响出现波动、突变进而导致定位精度降低的问题,提出了一种WiFi混合滤波的RSSI室内定位算法.首先,根据WiFi信号距离衰减模型设计一种自适应阈值滤波器剔除观测信号异常值;然后,根据自适应阈值滤波、卡尔曼(Kalman)滤波、均值(Mean)滤波设计了一种混合滤波算法(ATKM)对RSSI数据进行滤波;最后,提出了一种基于斯皮尔曼-欧几里得距离的加权K近邻算法(SEWKNN)进行位置估计.在真实环境下的实测结果表明,本文提出的ATKM滤波算法能显著降低RSSI信号的波动,提出的SEWKNN算法在室内环境中平均定位误差为1.17 m,在走廊环境中平均定位误差为1.53 m,相比传统的WKNN算法平均定位误差分别下降18.18％和16.84％.

    接收信号强度指示室内定位混合滤波指纹匹配斯皮尔曼相关系数

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    铁路BDS地基增强带状空间误差建模方法

    刘朝晖
    112-119页
    查看更多>>摘要：铁路北斗地基增强网络是铁路精密工程重要基础设施,为线路周边区域提供全天候高精度时空基准与位置服务.铁路北斗地基增强观测网络常为带状分布,与区域面状地基增强网络存在显著的空间分布特征差异.为了实现带状网络场景下最优的位置服务性能,本文分析了铁路带状场景下距离相干模型(DIM)、线性内插模型(LIM)和最小二乘配置模型(LSC)3种空间相关误差修正数生成模型的误差传递规律,并结合实际铁路北斗地基增强网络进行高精度定位试验.结果表明:在铁路地基增强网络中,LSC网络边缘与外围位置均表现出良好的位置服务性能,平面和高程的实时定位精度优于2 cm,且随服务位置变化精度波动较小;LIM仅在网络边缘与其沿线方向处表现良好,精度可达2 cm,远离地基增强网络时,定位精度下降明显;DIM的定位精度与可靠性均较差.与区域面状地基增强网络不同,铁路带状网络场景下LSC的位置服务性能优于LIM和DIM.

    铁路位置服务北斗卫星系统带状地基增强网络大气延迟建模高精度定位

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    基于长基线的BDS精密星历精度对比分析

    马锐马亮师志强
    120-129页
    查看更多>>摘要：为对比分析欧洲定轨中心(CODE)、德国地学研究中心(GFZ)与武汉大学(WHU)3种北斗卫星导航系统(BDS)精密星历精度及BDS地球静止轨道(GEO)卫星精度影响,本文选取亚洲和欧洲区域多模全球导航定位系统(GNSS)实验跟踪网(MGEX)测站,从基线结果可靠性、内符合精度、外符合精度3个方面对比分析.结果表明:3种精密星历BDS基线约束固定解NRMS值均小于0.3,说明基线结果精度可靠;BDS基线各分量固定误差均在1 cm以内,比例误差优于9×10-9.亚洲区域,CODE内、外符合精度最高,以GPS基线结果为外部参考,基线平均3D误差为5.13 cm;欧洲区域,三种精密星历精度一致,且BDS内符合精度优于GPS,基线平均3D误差为1.90 cm左右.亚洲区域禁用BDS GEO卫星后,GFZ与WHU BDS基线水平与垂直分量内符合精度分别平均提高约26.3％、23.9％,外符合精度分别提高约39.1％、51.0％.BDS数据高精度处理时,根据区域选择精密星历并禁用GEO卫星.

    北斗卫星导航系统(BDS)地球静止轨道卫星精密星历内符合精度外符合精度

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    BDSBAS和WAAS增强定位性能评估

    刘京慧王献中李丽媛王亮亮...
    130-136页
    查看更多>>摘要：针对星基增强系统(SBAS)播发的单频增强服务电文一般仅用于增强单频定位的问题,提出一种使用单频增强电文增强双频定位的方法,推导利用单频增强信息增强单频和双频标准单点定位(SPP)的数学模型,并进一步分析北斗星基增强系统(BDSBAS)和广域增强系统(WAAS)增强性能,结果表明,使用BDSBAS和WAAS单频增强信息增强全球定位系统(GPS)L1C/A单频SPP时三维定位精度分别提升25％～50％、45％～70％,增强L1C/A+L2P双频SPP时三维定位精度分别提升10％～40％、10％～50％.

    北斗星基增强系统(BDSBAS)广域增强系统(WAAS)单频增强信息单频定位双频定位

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    声速剖面精简的有效面积算法

    王雅鹏李林阳邝英才王文博...
    137-144页
    查看更多>>摘要：针对海洋大地基准网建立过程中,深海环境下水声定位声速数据量庞大、声线跟踪耗时长、效率低的问题,提出一种采用有效面积算法的声速剖面高效精简方法,通过计算声速曲线上相邻三点间的有效面积,设定比例系数搜索阈值,并将各数据点计算得到的面积值与阈值进行比对,来判断是否剔除数据点,实现声速剖面的高效精简.采用南海某海域的实测水声数据进行实验分析,结果表明,提出的方法对声速剖面的简化率可达到84％以上,声线跟踪效率提高6倍以上.并给出了方法中阈值系数的最优解,使定位误差控制在0.2 m以内,为声速剖面精简提供参考.

    水声定位声速剖面精简有效面积阈值系数声线跟踪误差

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    改进D*算法的未知场景机器人运动规划

    鞠慕涵刘万科胡捷谷宇鹏...
    145-153页
    查看更多>>摘要：随着机器人技术不断发展,自主移动机器人的应用已拓展到复杂未知环境中.针对传统运动规划算法在复杂未知环境中存在搜索盲目、计算效率低、难获得安全轨迹等问题,本文提出了一种基于改进D*算法的运动规划方法.其中,前端路径规划使用融合跳跃点搜索(JPS)思想的D*算法,后端轨迹优化基于B样条构建二次规划问题.利用矩阵实验室(Matlab)与机器人操作系统(ROS)的仿真平台进行实验,结果表明,改进D*算法在30×30的栅格地图中,相比传统D*算法、Focussed D*、有向D*算法搜索耗时减少0.297、0.269、0.191 s;动态障碍物存在时,可使移动机器人快速、安全运动至目标点.

    移动机器人运动规划D*算法JPS算法三次B样条

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    GNSS/INS组合导航中IMU参数设定与优化

    姚东雨聂桂根樊静张全...
    154-164页
    查看更多>>摘要：针对惯性测量单元(IMU)参数设置不合理导致全球卫星导航系统(GNSS)/惯性导航系统(INS)组合导航无法充分发挥IMU性能的问题,提出了一套IMU参数设定与优化方案,建立了以GNSS短期中断期间导航漂移误差统计值、理论估计精度一致性以及IMU误差参数估计稳定性为评估对象的考核准则,使优化后的IMU参数可以确保GNSS/INS组合导航解算中状态预测方差阵的准确性,实现预测信息与观测信息权重合理分配,进而保障GNSS/INS组合导航最优性能.实测验证采用ADIS16465和ICM206022款典型车规级和消费级微机电(MEMS)IMU进行性能测试分析,测试结果表明:初始IMU参数与GNSS/INS组合导航算法适配度较低,无法得到最优组合导航结果;优化后,IMU参数在保障组合导航最优性能基础之上,也可实现理论估计精度与实际精度高度一致.

    组合导航惯性测量单元(IMU)参数优化权重分配全球卫星导航系统(GNSS)惯性导航系统(INS)

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    一种特征点权重自适应优化的动态SLAM算法

    张岩王红旗刘群坡卜旭辉...
    165-175页
    查看更多>>摘要：针对传统的同步定位与地图构建(SLAM)在动态场景中位姿估计准确率低、鲁棒性差的问题,提出一种基于特征点权重自适应优化的动态视觉SLAM算法.首先,利用掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)对输入图像进行语义分割并获取动态特征点掩码,在此基础上对静态特征点进行帧间匹配得到位姿变换初值;然后利用运动一致性检测算法和多视图几何算法处理图像并分别得到对应的动态特征点掩码,进而依据得到的3种动态特征点掩码信息构建特征点权重函数,利用最小化重投影误差自适应调整特征点对位姿优化的影响程度,降低场景中的动态目标对SLAM精度的影响;最后使用慕尼黑工业大学动态数据集进行仿真测试,在室内高动态场景中,绝对轨迹误差(ATE)的均方根误差值(RMSE)仅为尺度不变特征变换同步定位与地图构建(ORB-SLAM2)的3.1％.与DS-SLAM、DynaSLAM等动态SLAM系统相比,绝对轨迹误差分别为DS-SLAM的52％、DynaSLAM的86.1％.结果表明,该算法可以显著提高SLAM系统在高动态环境下的定位精度和鲁棒性.

    视觉SLAM动态场景语义分割运动一致性检测多视图几何特征点权重

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    智能手机GNSS观测数据筛选方法及精度分析

    陶安迪赵兴旺陈健刘超...
    176-182页
    查看更多>>摘要：通过分析智能手机的信噪比波动特性,提出将截止信噪比与剔除数据占比相结合进行数据筛选的质量控制方法,通过设置不同的数据筛选方案,对小米8和华为Mate 20智能手机在静态、动态观测中采集的数据进行对比分析.实验结果表明:智能手机端不同卫星的信噪比波动周期和范围均不同,存在独立性,且高度角和信噪比的相关性弱于测量型接收机,因此根据截止信噪比来筛选数据更为合理.设置截止信噪比的剔除数据占比在5％～10％,对智能手机的定位精度提升最佳,此时截止信噪比约为25 dB-Hz.相比传统设置15°卫星截止高度角的方法,所提方法的东、北、天向精度在静态中约提升25％、10％和20％,动态中约提升30％、20％和5％.

    智能手机信噪比高度角相关性分析定位精度

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