摘要：针对卫星导航高精度定位定向射频(RF)接收机面临的需求种类多、体积大的问题,介绍一种应用于高精度定位定向的高集成可重构全球导航卫星系统(GNSS)射频接收机。通过采用集成四个可重构接收通道的架构,并行接收全频段GNSS信号的方法,实现了单芯片支持高精度定位或定向应用,显著降低了导航终端的体积和成本。为改善宽带信号接收,提出了一种新型无电感的高线性低噪声跨导放大器(LNTA),消除了源极电感和负载电感的使用,减少工作在不同频点导航信号时的增益和噪声波动,有利于多模多频接收的重构和降低LNTA的功耗;针对IQ相位不平衡问题,提出了一种新型的补偿方法,直接在二分频电路的钟控锁存器通路上设计阻抗可变的可编程开关阵列,通过改变25%占空比正交本振的延迟时间实现相应支路输出本振相位调整,实现了IQ不平衡的校准,提升了射频接收机的镜像抑制和处理镜像干扰的能力。测试数据表明,射频接收机实现了1.15~1.65 GHz的GNSS全频段信号覆盖,2.7 dB的最小噪声系数(NF),34.7 dBm的输出三阶交调截点功率。采用低中频、零中频可重构的架构,可灵活接收0.8~80 MHz带宽的多模GNSS信号。通过IQ不平衡补偿和通道版图布局改进,实现了58.1 dB的镜像抑制(IRR)和57 dB的通道隔离度,可有效降低镜像干扰和通道间干扰的影响。在1.2 V供电下接收通道功耗仅24.7 mW,可满足高精度定位定向GNSS射频接收机的高集成和多样化应用需求。

摘要：为了有效利用全天域的偏振光信息,探究仿生偏振光导航机理,设计了偏振视觉传感器。介绍了基于四相机的偏振视觉传感器及其标定方法,推导了冗余配置下偏振态的最小二乘估计算法。分析了基于一阶瑞利散射模型的天空光偏振模式,将太阳方向矢量的最优估计问题转化为求解矩阵的特征向量问题,推导出了基于天空光偏振模式的定位定向算法。最后,设计了静态实验与转动实验,对理论分析结果进行了验证。实验结果显示:测量的天空光偏振模式与瑞利散射模型相一致,并可从中成功提取太阳方向矢量。静态实验测量的太阳天顶角的最大误差约为0.4°,误差标准差为0.14°;基于1h对天空偏振光的观测数据实现的定位误差为68.6km。转动实验(转动两周)得到的最大定向误差约为0.5°,误差标准差为0.28°。研究结果揭示了生物利用偏振光导航的机理,为仿生偏振光导航的应用提供了理论依据。

摘要：针对里程计输出为位置增量,传统SINS/里程计组合方法会对位置增量进行微分或积分从而会产生一定噪声或误差,且里程计标定残差影响高精度定位定向系统性能的问题,提出了一种基于位置增量组合的定位定向系统误差在线估计和补偿方法。该方法除了将惯性器件误差列入状态量外,还将里程计安装误差残差、标度因数误差等纳入状态量进行实时估计,将惯性导航系统输出的速度增量进行积分获得位置增量,同时与里程计输出位置增量进行比对,构建量测方程。设计跑车试验对该方法进行了验证,结果表明该方法可以有效估计惯性器件误差和里程计参数误差,同时相比速度组合方法而言,定位精度可提高40%。

摘要：在利用增强现实虚拟沙盘进行多人异地协同指挥或研讨时,本地操作者需要知道异地操作者的具体方向与位置来避免方向错误、位置冲突以更好地与对方交流。针对此问题,设计了适合AR环境的三维标记物,研究并实现了基于视觉的定位定向算法。采用Pn P算法对标记物进行位姿估计,使用面积比值法计算方位角。实验结果表明该算法可以实现快速精确地定位定向,能够满足AR虚拟沙盘实际应用需求。

摘要：在光纤陀螺IMU的基础上,设计了信号处理电路、导航计算机、转位机构等,采用Kalman滤波技术,建立了相应的状态方程和量测方程,研制了SINS与卫星导航全球定位系统(GPS)、里程计等辅助信息组合的定位定向导航系统,并给出试验结果及主要技术指标,该系统可广泛应用于陆用车辆导航。

摘要：光纤陀螺定位定向导航系统在某型车辆动态跑车试验过程中出现了共振现象,引起导航误差大,因此,对系统结构进行优化、改进并采用合理的减振设计,模拟试验和实际跑车试验结果表明,系统精度得到改善,达到了设计指标,满足了总体要求,该系统可应用于其他陆用车辆导航和火力控制。

摘要：针对车载定位定向系统中存在的缺陷,设计了一种新的车载定位系统。完成了由低成本、高可靠性的捷联惯性参考系统与高分辨率里程仪组成的捷联惯性/里程仪组合定位、定向系统的方案设计及仿真计算。仿真结果表明,系统对姿态角、航向角等误差具有极高的在线对准及标定精度。组合系统无需停车,可进行零速校正。

摘要：研究了一种基于捷联惯导系统和里程计进行车载高精度定位定向的方法;采用里程计与捷联惯导中的陀螺仪构成航位推算系统,建立了航位推算系统的误差模型;为了增强航位推算姿态误差的估计效果,将载车姿态与位置信息一起作为量测,构建组合定位定向的量测方程;采用Sage-Husa自适应滤波设计捷联惯导/里程计组合定位定向算法,以增强算法对外界环境和载车机动的鲁棒性;仿真结果表明,基于捷联惯导/里程计的车载定位定向方法能够达到±20.4m(3σ)的定位精度,航向精度达到±3.1′(3σ),水平姿态精度达到±0.6′(3σ)。

摘要：根据高铁轨道静态检测的测量需求,设计了一种利用定位定向技术的0级轨检仪,详细阐述了其构成和工作原理,介绍了其特点。通过对比性分析论证,优选了一种测量精度高、操作方法简单且可大幅度提高测量效率的设计方案。理论仿真表明,本系统测量精度能够达到优于1.3mm/km水平。根据理论仿真结果搭建了原理简易验证设备,结合高铁测控网的测量基准,在一段高铁的弯道铁轨上进行了验证测试。从测试结果看,样机测量精度的重复性可以到达1mm/500m(1σ)的水平,10次测量效率优于500m/2h,表明采用定位定向技术的0级轨检仪具备实际工程化的潜力,以及提高测量效率和精度的能力。

摘要：定位定向系统是能为栽体提供精确地理位置坐标、指北方向和姿态角的导航系统,通常用于舰船、飞机、车辆等功能平台,为平台上的设备提供准确的位置和姿态参考信息。本文针对车载平台机动性高的特点,设计能够实现运动中对准的快速定位定向系统,开展捷联惯导数字递推算法、航位推算、多源信息组合导航、动基座对准算法、系统免标定、误差补偿等算法和技术研究。最后,开展静态对准、静态导航和动态车载实验研究。实验结果表明,动态对准时间小于5min,对准姿态精度小于1mil,方位保持精度小于1 mil/2h,横滚角、俯仰角保持精度小于0.5mil/2h,里程计/惯导组合水平定位精度小于0.15%D,卫星/惯导组合水平定位精度小于10m。