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导航定位学报
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导航定位学报/Journal Journal of Navigation and PositioningCSCDCSTPCD北大核心
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    一种穿戴式多IMU的航向对齐方法

    夏大洲姜卫平旷俭牛小骥...
    1-8页
    查看更多>>摘要：针对基于穿戴式多惯性测量单元(IMU)的行人定位与步态测量应用中,多IMU之间的航向对齐通常依赖磁力计、专业人员辅助以及关节假设模型,操作流程复杂度高且精度无法保障的问题,提出一种适用下肢安装多IMU的航向对齐方法:设计适用足部、小腿和大腿IMU的统一的杆臂补偿零速修正算法,利用行人足部周期性触地规律构造的零速度观测值,准确恢复所有IMU的运动轨迹;然后基于轨迹相似性约束,实现多个IMU的航向对齐;最后在室外开阔场景下评估运动轨迹恢复精度和航向对齐精度.实验结果表明,航向对齐精度和各部位IMU的轨迹恢复精度呈正相关;在行走轨迹长度大于15 m时,各IMU的航向对齐精度均优于1°(均方根值).该方法操作简单,易于实施,能够满足基于多IMU的人体运动分析和行人定位应用需求.

    穿戴式惯性传感器航向对齐行人航迹推算人体运动分析扩展卡尔曼滤波

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    不同分析中心产品精密单点定位性能评估

    徐鑫哲何秀凤周峰袁海军...
    9-18页
    查看更多>>摘要：为了进一步帮助用户及时了解各分析中心发布的精密轨道和钟差产品质量,改善精密单点定位(PPP)结果的精度和收敛时间,评估分析国际全球卫星导航系统(GNSS)监测评估系统(IGMAS)和国际GNSS服务组织(IGS)不同分析中心的精密产品:针对北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)提供的新频点B1C和B2a,建立BDS卫星端差分码偏差(DCB)改正模型;然后采用北斗卫星导航系统(BDS)B1I/B3I和B1C/B2a组合以及GPS L1/L2组合,针对不同分析中心精密产品选取15个多模GNSS实验跟踪网(MGEX)测站5 d采集数据进行静态和仿动态PPP性能分析.实验结果表明,新频点B1C/B2a组合相较于传统B1I/B3I组合具有更高的定位精度,在静态PPP中,E和N方向上的定位精度可分别提高4.4％和4.3％;此外,不同分析中心精密产品下的BDS/GNSS PPP定位性能存在差异,具体而言,COD、GFZ和WUM产品下的定位性能较好,IAC产品下的定位精度存在波动情况而不太稳定,IGMAS产品定位精度略差于其他分析中心,可能与其轨道产品采样间隔较大有关,SHAO产品在动态PPP中的定位误差较大.

    北斗卫星导航系统(BDS)/全球卫星导航系统(GNSS)北斗三号卫星导航系统(BDS-3)国际GNSS监测评估系统(IGMAS)精密单点定位(PPP)差分码偏差(DCB)精密产品

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    GNSS PWV典型季风气候特征奇异谱分析

    姚欢欢党亚民杨强闫明豪...
    19-26页
    查看更多>>摘要：为了进一步研究利用全球卫星导航系统(GNSS)大气可降水量(PWV)分析不同气候类型特征,进行GNSS PWV典型季风气候特征奇异谱分析:选取中国中东部地区2016—2021年部分连续运行参考站(CORS)数据,提出将全球气压和温度(GPT(GPT3_1、GPT3_5))模型、欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析数据集(ERA5)模型3种大气模型分别与GNSS解算的对流层总延迟(ZTD)数据融合获取的PWV值进行对比分析,得出中国3种典型季风气候类型GNSS PWV最优大气模型;然后提出利用奇异谱分析(SSA)法分解重构出GNSS PWV时间序列,从而基于GNSS PWV分析不同季风气候类型特征.结果表明,中国3种典型季风气候类型条件下ERA5模型精度较优,选择ERA5模型为最优大气模型,重构后的GNSS PWV变化趋势能够很好地反映出3种典型季风气候类型的特征;因此GNSS PWV可应用于气候特征分析.

    全球卫星导航系统(GNSS)大气可降水量(PWV)全球气压和温度(GPT)模型欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析数据集(ERA5)奇异谱分析(SSA)气候特征

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    COSMIC-2近实时廓线反演对流层延迟及其质量分析

    胡方鑫叶世榕罗佳夏朋飞...
    27-35页
    查看更多>>摘要：为了进一步提高全球大气探测和极端天气预报的精度,提出一种气象、电离层与气候星座观测系统2代(COSMIC-2)近实时廓线反演对流层延迟方法:指出随着气象、电离层与气候星座观测系统2代(COSMIC-2)掩星探测深度的加深,通过掩星手段为地表全球卫星导航系统(GNSS)观测站提供近实时先验天顶对流层延迟(ZTD)产品成为可能;采用COSMIC-2掩星Level 2近实时产品wetPf2大气湿度廓线获取掩星ZTD,并以欧洲中期数值天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)作为参考,分高程、纬度、季节评估其反演精度.结果表明,COSMIC-2掩星反演天顶对流层延迟ZTD整体精度较高,10 km高程以下全球定位系统(GPS)信号反演ZTD精度较格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)信号更优;掩星反演ZTD精度随高程增加而提升,在0～1 km高程范围内精度最低,均方根(RMS)分别为11.33 mm(GPS)、11.54 mm(GLONASS);中低纬度区域(25°N—35°N)反演ZTD精度低于低纬(15°N—25°N)和中纬(35°N—45°N)区域,其中中纬区域精度最高,RMS分别为4.74 mm(GPS)、4.70 mm(GLONASS);掩星反演ZTD精度同样受季节影响,GPS/格洛纳斯全球卫星导航系统(GLONASS)双模信号均在夏季反演精度最差,冬季反演精度最高,冬季RMS分别为4.15 mm(GPS)、4.18 mm(GLONASS).

    气象、电离层与气候星座观测系统2代(COSMIC-2)全球卫星导航系统(GNSS)近实时掩星天顶对流层延迟质量分析

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    卫星升降轨对GNSS-IR海面高度反演的影响

    卢晓鹏贺凯飞侯金华
    36-43,69页
    查看更多>>摘要：针对在基于信噪比数据的全球卫星导航系统干涉反射测量(GNSS-IR)海面高度反演中,反演精度受多种因素影响,因卫星信号需要连续跟踪的特点,可能导致在低卫星高度角处的升轨与降轨信噪比数据质量不同的问题,探究卫星升降轨对GNSS-IR海面高度反演的影响:给出GNSS-IR原理,并分析卫星升降轨影响;然后通过SC02、AT01测站开展研究.实验结果表明,卫星升降轨的不同会直接导致信噪比振荡效果不同;降轨数据反演结果明显优于升轨数据;2测站因观测环境与设备不同,升降轨的影响也不同,SC02站降轨数据反演精度比升轨数据提升5 cm以上,AT01站降轨数据反演精度比升轨数据提升3 cm以上.因此,在处理GNSS-IR海面高度多频多模反演数据时,卫星升轨与降轨的影响不容忽视.

    全球卫星导航系统干涉反射测量(GNSS-IR)信噪比(SNR)海面高度升轨降轨

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    顾及信号振荡特征的慢滑移信息时空提取

    侯争郭增长杜久升
    44-54页
    查看更多>>摘要：针对传统滤波和固定函数拟合等方法探测慢滑移信号时易产生信息误剔除或伪信号提取等问题,提出一种基于信号振荡特征的慢滑移时空信息探测方法:利用多通道奇异谱分析分解坐标序列;然后根据慢滑移位移特征确定信号的起止时间;最后基于信号的振荡方向和振幅归一化明确空间响应方向和强度.仿真结果表明,相较于主成分分析和独立成分分析,该方法在探测慢滑移起止时间、空间响应方向和强度等方面优势明显:实际应用中,利用该方法成功探测出新西兰马纳瓦图的慢滑移事件,测站WANG和PNUI连线两侧的空间响应方向相反,强度大,地震危险性高;而独立成分分析和主成分分析探测到的空间响应可能受到共模误差影响,时间响应也无法明确慢滑移起止时间.

    多通道奇异谱分析慢滑移独立成分分析谱指数全球定位系统(GPS)

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    钟跳探测优化的低轨卫星运动学精密定轨

    李开元张守建张春光
    55-61页
    查看更多>>摘要：为了进一步提升低轨卫星接收机钟差约束后的轨道精度,提出一种钟跳探测优化的低轨卫星运动学精密定轨方法:针对重力回溯及气候实验卫星(GRACE)和GRACE继任卫星(GFO)中存在频繁的纳秒级钟跳,给出鲁棒的钟跳探测方法和带有钟差约束的运动学精密定轨方法;然后对一个月的GRACE和GFO数据进行处理,验证方法的有效性.结果表明,钟跳次数可达208次,最大值约为0.7 m;降低钟跳历元的钟差约束权重后,和喷气推进实验室的约化动力学轨道相比,轨道跳变可被消除.

    运动学精密定轨(KPOD)全球定位系统(GPS)模糊度固定钟差约束接收机钟跳

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    多指纹融合和区域细化的WiFi室内定位方法

    朱瑞张丽杰
    62-69页
    查看更多>>摘要：针对复杂环境中单一指纹特征表示位置信息导致的定位鲁棒性差和精度低的问题,提出一种基于多指纹特征融合和区域细化的无线保真(WiFi)室内定位方法:对特征选择(ReliefF)算法进行改进,采用改进的ReliefF算法确定接收信号强度指示(RSSI)、信号变化率(Rate)、双曲位置指纹(HLF)和信号强度差(SSD)这4种单一指纹特征对位置信息的贡献,并对4种单一指纹特征进行加权融合,得到组合位置特征;然后提出一种基于组合位置特征数据变化率和k均值(k-means)算法的区域细化算法,在离线构建指纹数据库时对定位区域进行细化.实验结果表明,基于多指纹融合和区域细化的WiFi定位方法比采用单一特征的WiFi定位方法具有更高的定位精度、速度和鲁棒性.

    室内定位无线保真(WiFi)指纹特征选择(ReliefF)算法特征融合区域细化

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    基于CSI商联合AOA的增强型指纹定位方法

    刘影徐少锋
    70-79页
    查看更多>>摘要：针对当前指纹定位技术需要基于多个接入点(AP)被动定位,导致单AP室内场景使用受限的问题,提出一种信道状态信息(CSI)商联合到达角(AOA)的室内指纹定位方法:指出技术关键是利用单链路上的多维信号参数来构建指纹模型;利用多进多出(MIMO)系统空间分集,构建CSI商以获得更稳健的CSI指纹信号,并结合多信号分类(MUSIC)算法原理设计一种多载波AOA指纹表示方法,该方法与原始CSI指纹相比具有区分性;然后为了解决单AP的AOA指纹对称性问题,将CSI商与AOA指纹相结合,得到新的指纹,通过机器学习的方法进行目标位置匹配.实验结果表明,本方法在空教室和实验室环境下的定位准确率分别达到98.96％和97.08％,平均定位误差分别为0.46 m和0.68 m,具有较高的定位性能.

    无源定位到达角(AOA)估计信道状态信息(CSI)位置指纹指纹库

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    交互式多模型算法改进视觉惯性定位技术

    陈锐锋赵立业
    80-88页
    查看更多>>摘要：针对目前使用优化方法构建的视觉惯性数据融合模型尚未充分考虑实际复杂性,导致无法准确模拟复杂的实际状态的问题,提出一种交互式多模型(IMM)算法改进视觉惯性定位技术:指出相较于传统滤波方法,优化的视觉惯性融合定位技术具有更高的估计精度,并且在计算效率上能够与滤波方法媲美,这得益于雅可比矩阵和海塞矩阵的稀疏性特征;然后给出将交互式多模型算法与优化算法相结合的方法,利用IMM能够有效模拟单个目标在多种情景下的状态的特点,通过模型概率实时分配惯性数据和视觉数据的置信度,改进优化算法,从而提高位姿估计精度.实验结果表明,相比基于旋转不变特征点的实时定位构图系统第三代(ORB-SLAM 3)算法,该方法对定位精度的均方根(RMS)误差性能可提升17％.

    交互式多模型算法组合导航优化融合定位视觉定位惯导

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