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, x/ v/ w' {% ]7 D 《导航定位与授时》简介  + e9 F" U' Y! |- q4 F: l: F, Q
《导航定位与授时》（双月刊）是由中国航天科工集团有限公司主管，北京自动化控制设备研究所及中国宇航出版有限责任公司主办的学术期刊。中国标准连续出版物号：CN 10-1226/V，ISSN 2095-8110。期刊前身为创办于1984年的《战术导弹控制技术》，内部发行30年后于2014年7月正式公开发行，并于2018年入选中国科技核心期刊，2020年入选RCCSE中国核心学术期刊(A)，2021年入选中国科学引文数据库(CSCD)及《科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告》来源期刊，被知网、万方、维普、超星等数据库全文收录。 ! `: {" q% K9 A. ^& Z
期刊注重学术性、实用性和前瞻性，紧密跟踪国内外导航、定位与授时技术发展前沿和研究热点，主要刊载惯性导航、卫星导航、组合导航、定位技术、飞行控制、守时及授时技术等技术领域的新成果、新概念、新方法、新理论和新数据。常设栏目：特约专栏、导航与控制、定位与授时、仪表与部件、仿真与测试等。 2 f0 c, {7 h/ {0 L% ?
《导航定位与授时》2022年第3期摘要推荐 , }' z; e4 ~7 E# m6 X3 d
序言
" M4 l- o! @5 }) y 【作者】卞鸿巍
2 F5 L M6 Y3 A9 \ 【单位】海军工程大学军委科技委
: @5 U( z$ i, x( y$ F8 P6 O 【摘要】随着北斗三号系统正式开通服务,面向未来,建成我国更加泛在、更加融合、更加智能的综合定位导航授时(PNT)体系已经成为重要的方向。PNT体系因为能够提供全时域、全空域、精确、连续、可靠的位置、时间、速度等信息,未来必将成为影响国防、经济和社会等多个领域的国家重大基础设施。对于《导航定位与授时》期刊而言,选择这一研究热点作为专栏主题,应该是名副其实,非常契合期刊的办刊主旨。但作为一个新生事物,国内对于综合PNT的认识和理解还远未形成共识,而对于所涉及的领域和技术也是跨度巨大。按照一般的理解,所有与定位、导航、授时相关的技术都可纳入这一范畴。但特色过多,也就没有特色。为此,我们尝试以侧重水下PNT领域为主。 5 E- L7 n" V4 y' L& p: W+ D
【引文格式】卞鸿巍.序言[J].导航定位与授时,2022,9(03):3-4. 1 A e- @9 u9 Z$ I: f# q
前沿与综述
0 K% `2 F9 O f( x1 ?/ B5 w8 F 01 新型微光机电系统惯性测量技术研究进展
~' {8 U- R: X4 U( [' U P 【作者】黄勇军;李昕蔚;吴江波;闫兴;陈鼎威;李建;文光俊 4 t z: a- O; G( w4 B: h2 u
【单位】西北工业大学自动化学院: }. ^8 W) x5 d# [) W3 X
【摘要】微惯性测量单元(MIMU)是惯性导航系统(INS)的核心组件，亦是构建微定位导航授时(μ-PNT)系统的重要组成部分。当前成熟的微惯性测量单元主要基于微机电系统(MEMS)实现，其性能逐渐难以满足新型无人驾驶车、无人飞行器以及制导弹药、航空航天器等军民用领域对高精确惯性导航的需求。近年来，各种新型微惯性测量技术相继被提出，以期望突破微惯性测量单元的性能与尺寸、质量、功耗(SWaP)之间相互制约的关键技术难题。系统总结了近年来国内外在常规MEMS惯性测量技术以及新型微光机电系统(MOEMS)惯性测量、微腔光力惯性测量、量子精密测量等几类新型惯性测量技术方面的研究进展，展望了未来新型高精度惯性测量技术的发展趋势，并提出了一种基于腔光力系统的量子增强型惯性测量技术构想。 ' w& v% m7 o0 Y o" C$ p
【关键词】微惯性测量技术;微机电系统;微光机电系统;微腔光力系统;量子增强型传感技术; & ^# F4 G) H$ G4 N& ?3 k
【基金资助】装发快速支持(80917010101)；国防科技173计划技术领域基金(2021-JCJQ-JJ-0667); 6 [! v- Y# a$ D+ Q7 P2 J
【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.001 r1 N8 T8 w J+ P/ I$ d* r5 ?
8 b1 R6 k: W% {8 F 【引文格式】黄勇军,李昕蔚,吴江波,闫兴,陈鼎威,李建,文光俊.新型微光机电系统惯性测量技术研究进展[J].导航定位与授时,2022,9(03) :1-13.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.001.
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02 基于北斗卫星的纳秒级全球授时系统
$ f% T$ j% ^4 j- X- F/ V 【作者】刘娅1,2,3;李孝辉1,2,3;赵志雄1;樊多盛1,2;陈瑞琼1;许龙霞1;钦伟瑾1 6 {( V1 \/ l) F$ h" m+ L$ @
【单位】1.中国科学院国家授时中心;2.中国科学院时间频率基准重点实验室;3.中国科学院大学光电学院 C- K- z1 f3 P! c: H+ W( r
【摘要】北斗三号系统的基础服务可以为全球用户提供精度优于20ns的信号，更高精度的时间同步应用，需要如GNSS共视、全视、PPP或卫星双向时频传递等专用方法，成本高，并且需要专业维护，只适合小范围应用。在研究了各种高精度时间比对技术的基础上，基于国家授时中心的标准时间UTC(NTSC),提出了基于北斗卫星实时共视、实时全视和实时PPP多种技术互补融合的纳秒级全球授时方法。结合时延绝对标定与分段标定组合的设备时延标定，以及振荡器动态驯服等技术，建立了标准时间远程复现系统，由服务端和用户端两部分组成。服务端由国家授时中心维护，用户仅需要安装一台标准时间复现设备，并通过互联网或北斗短报文信道自动持续从服务端获取服务数据，即可在本地恢复出溯源至标准时间UTC(NTSC)的时间频率信号。系统可为全球用户提供与UTC(NTSC)偏差小于5ns的1PPS信号，以及万秒频率稳定度优于5×10-13、相对频偏小于5×10-14的10MHz信号，授时A类不确定度优于2ns。目前已经为多个行业提供服务。 : H/ X- a- q3 s
【关键词】授时;时间同步;北斗共视;全视 PP;钟驾驭;
% E7 T: F( }; q [ 【基金资助】国家自然科学基金天文联合项目(U2031125);国家自然科学基金面上项目(12073033)；陕西省自然科学基金项目(2018ZDXM-GY-011)；中国科学院西部青年学者项目(XAB2020YN07) # R# T) b a' C: f; g
【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.002
4 f% E- K$ k4 u2 p8 i. n/ l" x: @! h+ q, P- c; v$ w1 K
【引文格式】刘娅,李孝辉,赵志雄,樊多盛,陈瑞琼,许龙霞,钦伟瑾.基于北斗卫星的纳秒级全球授时系统[J].导航定位与授时,2022,9(03) :14-22.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.002.
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1 R" c3 p! O! }! y 03 2021年国外惯性技术发展与回顾 + H6 j" i. @1 D4 G* `3 Y* H/ ^
【作者】淦述荣1;刘志强2;宋丽君3;周同4
2 n! _% y& W. b x: C. c 【单位】1.北京海鹰科技情报研究所;2.中国航天科工飞航技术研究院;3.西安建筑科技大学信息与控制工程学院;4.南京理工大学机械工程学院
\1 e6 n* B$ U C Z2 w2 n 【摘要】对2021年IEEE惯性传感器与系统会议、MEMS国际会议、圣彼得堡组合导航会议等惯性技术相关会议文献，以及惯性技术领域相关机构披露的动态信息进行详细梳理。总结了光学陀螺、微机电(MEMS)陀螺、半球谐振陀螺(HRG)、原子陀螺和加速度计等惯性仪表及惯性系统的发展现状，并对惯性技术领域的发展动向进行了剖析与展望。
1 t$ i' D7 p- Y3 t# @# q 【关键词】惯性技术;惯性导航;陀螺仪;加速度计; 9 O2 G! K: Y9 i; t8 Z
【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.003
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, q1 m x; k* H5 j* Z9 n" ~ 【引文格式】淦述荣,刘志强,宋丽君,周同.2021年国外惯性技术发展与回顾[J].导航定位与授时,2022,9(03) :23-30.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.003.$ K" |# N; K& k5 j% R
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综合定位导航授时技术专栏 . N8 F+ l0 V0 C* x+ o/ X
04 水下PNT体系信息架构及关键问题
# e2 g) x* {7 j9 z4 [/ p 【作者】卞鸿巍;许江宁;何泓洋;马恒;王荣颖 8 V( L; H O2 J5 g/ `! B
【单位】海军工程大学电气工程学院( C4 Y" D$ c; P0 d3 q$ C$ V: g' {* G
【摘要】卫星导航系统固有的弱点与脆弱性制约了其水下应用，因此针对水下用户的定位导航授时(PNT)信息需求，迫切需要建设可提供全时全域、实用有效、安全可靠的PNT信息服务的水下PNT体系。针对水下PNT体系的顶层设计问题，重点探讨了PNT体系架构的核心信息架构设计及相关关键问题。系统分析了水下PNT体系建设的特殊性以及水下用户对于水下PNT服务的需求。在水下PNT体系构建原则的基础上，重点介绍了感知层、预处理参量层、本地时空参数层、环境信息层、多源信息融合层、系统应用服务层、体系服务管理层等七层水下PNT信息体系架构。总结了水下PNT体系构建时所涉及的关键科学问题和技术问题，并分析了后续水下PNT体系的主要研究方向。 / y8 d1 W( [% \# O1 s9 }% v
【关键词】水下PNTNT信息架构NT体系技术; 7 F. ?" J# j, E# a
【基金资助】国家科技重大专项项目(GFZX03010105280501)；国家自然科学基金(41804076)；
1 u4 |2 w$ Y# _% u3 s 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.0041 K( i, s, u. H! e8 Q
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【引文格式】卞鸿巍,许江宁,何泓洋,马恒,王荣颖.水下PNT体系信息架构及关键问题[J].导航定位与授时,2022,9(03) :31-39.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.004.% ~4 W# r4 H8 S- G+ U. i8 n
* _/ ^/ ?# s* K9 c0 D) n8 h0 r 05 基于多层感知机的远距离水下声源定位技术研究 " L& D4 l( E9 |6 w9 D* ~
【作者】郑宇鸿1;徐佳毅1,2,3;文艺成1,3;李醒飞1,2,3 ( i6 X6 U" c, W, \1 @8 ~
【单位】1.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室;2.天津大学青岛海洋技术研究院;3.青岛海洋科学与技术试点国家实验室 $ g- o% P5 A2 C: J, d
【摘要】针对传统匹配场处理方法存在水下声源远距离定位失准以及定位时间过长的问题，提出了一种基于多层感知机的水下声源被动定位方案。利用团队自研的“浮星”浮标实测的剖面数据模拟真实海洋环境，并在水中布设垂直水听器阵，仿真大量不同位置的声源在水听器处产生的接收数据。将多通道波形数据直接作为输入对多层感知机网络进行训练，从而获取高精度的定位神经网络。仿真结果表明，与匹配场处理算法相比，设计的感知机网络可以在大范围信噪比环境中实现有效的水下声源定位，其中在30dB信噪比下定位距离和深度的平均相对误差达到了1.94%和6.84%。另外，相对于失配声速剖面，使用平均声速剖面模拟的接收数据可提高网络的定位性能。
# K. d# q( q0 i/ j 【关键词】远距离水下声源;匹配场处理;多层感知机;被动定位;平均声速剖面; $ o) ?3 A0 e6 ^! l: |! n* t/ i
【基金资助】天津市科技计划项目(20YFZCSN00940)；青岛市创业创新领军人才计划(19-3-2-40-zhc)；
: L0 P" b) ]* @, G 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.005
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【引文格式】郑宇鸿,徐佳毅,文艺成,李醒飞.基于多层感知机的远距离水下声源定位技术研究[J].导航定位与授时,2022,9(03) :40-48.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.005.
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06 舰艇统一姿态基准构建方法 7 D$ C. P# d: m9 f$ h7 G, d0 B3 W
【作者】吴伟;秦石乔;农立发
# J9 X* N# Y4 |- e" `' { 【单位】国防科技大学前沿交叉学科学院
, s+ ]2 M, D0 O3 ], o 【摘要】统一的姿态基准是舰艇平台实施协同探测、信息融合和态势共享的基础。基于惯性矢量匹配形变测量方法，提出了一种适用于舰艇平台的统一姿态基准体系结构。首先介绍了惯性矢量匹配形变测量方法，在此基础上提出了统一姿态基准的构建方案，并分析和总结了统一姿态基准的若干关键技术。最后，结合国内发展情况提出了未来发展建议。
8 @$ v6 T( h0 ?3 ?( \: r 【关键词】统一姿态基准;局部基准;形变测量;惯性矢量匹配;信息融合;
5 J e( M0 u+ P 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.006
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B2 ~+ z& t7 e: e' {, R* i$ ` 【引文格式】吴伟,秦石乔,农立发.舰艇统一姿态基准构建方法[J].导航定位与授时,2022,9(03) :49-55.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.006.
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: |& `) V; G" y. K& H 07 捷联惯导准静基座大失准角线性初始对准方法研究
( a9 u1 [* v, o! \( e2 T 【作者】狄静波;常路宾
" y; J) V+ T" W) G6 g 【单位】海军工程大学电气工程学院
! r! s/ E, p3 E9 R4 i 【摘要】研究了利用线性卡尔曼滤波实现准静基座捷联惯导大失准角初始对准的问题。根据李群理论，如果系统模型具有仿射性，则其对应的线性误差模型是独立于状态估计值的，同时可以从该线性模型精确反推出李群上的非线性状态误差。分析指出，准静基座条件下捷联惯导姿态微分方程满足仿射性条件，其对应的姿态误差方程是独立于姿态估计值的。但是，如果将速度考虑进状态，则整体的状态模型不再满足仿射条件，无论是基于SO(3)+R~3还是SE(3)姿态描述，所对应的状态误差方程都不能做到独立于状态估计值。基于上述分析，直接对SO(3)+R~3状态描述下的速度误差方程进行改造，用重力矢量直接替换比力项，从而构造出独立于状态估计值的状态转移矩阵。仿真实验结果表明，利用所构造的线性状态空间模型，即使在大失准角条件下也能快速收敛到极限对准精度；车载晃动实验结果表明，利用所构造的线性状态空间模型，在大失准角条件下同样能够快速地跟上小失准角条件下的线性卡尔曼滤波对准结果。 " ~1 T9 t" l8 T! D
【关键词】捷联惯导系统;初始对准;卡尔曼滤波;李群;仿射;
. `0 P$ f! ^. {, L9 ]. | 【基金资助】国家自然科学基金(61973160)；装备重大基础研究项目(51405-02B02)； " T# m: |5 Q* b2 [
【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.007
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【引文格式】狄静波,常路宾.捷联惯导准静基座大失准角线性初始对准方法研究[J].导航定位与授时,2022,9(03) :56-63.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.007.
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08 基于图优化的惯性/地磁/激光雷达复合定位技术研究 - }/ `6 T! S0 p. `8 x4 h
【作者】赵雨楠;季阳;郭元江;李昂;赵豪 ) F# O7 r- H) X" E9 [
【单位】北京自动化控制设备研究所: |. D1 j( u/ a1 A8 f
【摘要】为解决卫星失锁条件下车辆的高精度、高可靠性定位问题，结合惯性导航、运动约束、地磁匹配、激光点云匹配方法的优势，提出了一种基于图优化的惯性/地磁/激光雷达复合定位方案。首先，采用因子图优化算法，实现惯导预积分信息、运动约束信息、地磁匹配信息、激光雷达点云匹配信息的异步多源信息融合。然后，在点云匹配失效时，惯性/运动约束/地磁可以实现精度保持，为点云匹配提供持续可用的先验信息，以避免点云匹配一旦失效后由于先验位姿发散再难匹配的问题。最后，搭建试验平台完成跑车试验。试验结果表明，该方案可以实现车辆的高精度、高可靠性定位，点云匹配有效定位精度为1.24m(max),均方根为0.48m,在因点云地图缺失而造成匹配失效时，惯性/运动约束/地磁可实现定位精度保持在10.29m(max)。 ; T3 }$ V- Q" X& N
【关键词】激光雷达点云匹配;惯导;地磁匹配;图优化;
; ]% Z0 [3 v o1 z, j8 P 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.008
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4 D7 S/ o# S. l" f 【引文格式】赵雨楠,季阳,郭元江,李昂,赵豪.基于图优化的惯性/地磁/激光雷达复合定位技术研究[J].导航定位与授时,2022,9(03) :64-69.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.008.* a' l2 v5 q* `& k' T" D+ ^
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导航与控制
* z2 f$ R F- W 09 动态环境下融合激光雷达和IMU的激光里程计设计 2 Q' U6 k) p! C- [6 q
【作者】张涛1,2;张晨1,2;魏宏宇1,2
; V* H6 _* B2 b, S8 s2 V0 K5 @& F 【单位】1.东南大学仪器科学与工程学院;2.东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室 & [% |% Q% s, F) ^7 c6 U& k
【摘要】激光SLAM通常通过多帧点云配准，完成位姿变换矩阵的估计，而点云中的动态点会降低激光里程计的定位精度。为了减少动态点引入的误差，提出了一种动态点云识别算法，并结合该算法改进了传统特征匹配策略，组成了动态环境下融合激光雷达和IMU的激光里程计。通过约束范围角与动态中心点，将点云快速分割成多个簇类，再借助IMU信息，快速建立点云簇类配准关系，从而去除动态点，最后根据簇类的对应关系进行约束，以提高匹配的精度与速度。使用KITTI数据集和UGV在多个情形下进行了实验。实验结果表明，该算法可以成功识别点云中的多个动态对象，并通过去除动态点，有效地减少了位姿估计的累积误差。 `/ l* r, _0 Q3 |, J. I
【关键词】动态识别;激光里程计;点云分割;
0 h( g$ F+ `) A$ t; m 【基金资助】中央高校基本科研业务费(2242021K1G008)；东南大学国家自然科学基金剩余资金培育项目(9S20172204)；
) G4 i6 B0 k. [, @8 X 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.009
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$ ? ~+ g, }, u; ~) T 【引文格式】张涛,张晨,魏宏宇.动态环境下融合激光雷达和IMU的激光里程计设计[J].导航定位与授时,2022,9(03) :70-78.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.009.
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10 一种面向即插即用车载GNSS/INS/ODO系统的时空在线标定方法
, q0 W- ]! J2 ]9 [+ b 【作者】岑益挺1;赖际舟1;吕品1;白师宇1;李金鑫2 : D7 Z" H5 w$ e& Q4 @- `
【单位】1.南京航空航天大学自动化学院;2.中国兵器装备集团兵器装备研究所
5 L9 p0 N% [; P1 T& r) n 【摘要】车载轮速里程计(ODO)辅助卫星/惯性(GNSS/INS)组合导航时需要先进行惯性传感器(IMU)与ODO的空间对齐，而传统GNSS辅助IMU/ODO参数在线标定时未考虑GNSS时延与ODO时延对标定的影响，这对于无法实现硬件时间同步而需要即插即用的车载导航应用而言，考虑不够全面。因此，提出了一种面向即插即用车载GNSS/INS/ODO系统的时空在线标定方法。该方法在传统GNSS辅助IMU/ODO参数估计模型的基础上，增广了GNSS与ODO的时延误差，分析了两种时延对IMU/ODO参数在线标定的影响，推导并构建了完整的GNSS与ODO观测模型，采用卡尔曼滤波器对GNSS时延、ODO时延以及IMU与ODO之间的参数进行估计。实际测试结果表明，该方法可以有效提高IMU/ODO在线标定的精度。
# Y' B, x$ p; ^3 d- t 【关键词】轮速里程计;时延;即插即用;在线标定;卡尔曼滤波 , }) M' q1 s4 Z. g, Z
【基金资助】国家自然科学基金(61973160)；航空科学基金(2018ZC52037)； . u& Z2 @ u! P+ ^/ g
【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.010
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【引文格式】岑益挺,赖际舟,吕品,白师宇,李金鑫.一种面向即插即用车载GNSS/INS/ODO系统的时空在线标定方法[J].导航定位与授时,2022,9(03) :79-86.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.010./ B1 p1 r3 a9 h% u
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11 一种改进的快速全天星图识别算法 ! _! _4 ]6 N3 m6 O6 D
【作者】梁莹;蔡善军;张丽娜;于杏
& A) i' j/ | [" Z/ U" Z 【单位】北京自动化控制设备研究所
, e; T/ X4 A5 l( X& L+ }- S: g; V 【摘要】针对三角形算法中模式识别率低、易造成误识别的问题，提出了一种改进的三角形算法。首先，该算法通过对全天区导航星进行筛选，缩小星库存储空间；同时，在识别过程中对找到的三边角距集合采用设置状态标识的方法，加快对探测星三角形的识别速度；在三角形匹配识别结果不唯一时，引入其他观测星进行验证，确定唯一的匹配对应；在识别结束后，应用投影验证检验识别结果。仿真结果表明，该算法能够有效地节省存储空间，缩短全天星图识别时间，与传统的三角形算法相比具有较大的优势。
- R+ A5 K8 d: F. l7 n 【关键词】星敏感器;星图识别;三角形算法;投影验证; ' {0 x( z( y! k2 m
【基金资助】国家自然科学基金(62003051)； ' p! ^& l6 D$ h( }: \% B
【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.011( c. p/ Y* {8 z7 y) w( }, P
' o$ C0 g4 G6 ], b 【引文格式】梁莹,蔡善军,张丽娜,于杏.一种改进的快速全天星图识别算法[J].导航定位与授时,2022,9(03) :87-91.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.011.
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12 基于AHP和灰色局势决策模型的装备测试资源选择和优化配置
6 N' i& t5 ]$ i4 C1 w- q8 Q$ } 【作者】赵力;史贤俊;张志龙/ O) B/ _9 X: j+ a8 E$ R7 a
【单位】海军航空大学岸防兵学院/ t/ i# |( z( q' l1 T A% ?- Q0 @/ X
【摘要】装备系统测试资源选择与配置是系统测试性设计方案的重要组成部分，目前关于这方面的理论及相关技术文献十分有限，且基本不涉及具体的评估与决策方法。首先考虑了影响装备系统测试资源选择和配置的主要因素，确立优化目标的因素集；然后借助层次分析法(AHP)获得各相关因素的重要程度权重；接着利用灰色局势决策模型综合求解选择问题，形成决策结论。最后结合案例验证，表明该方法可以对测试资源选择和配置问题进行综合有效的权衡分析，为测试资源的选择提供一条思路。
$ \1 G/ a" X! Q+ ^ 【关键词】测试资源选择与配置;层次分析法;灰色局势决策模型; + s, O$ o3 {7 v7 s. H) {
【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.0126 H. ? A1 B0 f m
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【引文格式】赵力,史贤俊,张志龙.基于AHP和灰色局势决策模型的装备测试资源选择和优化配置[J].导航定位与授时,2022,9(03) :92-99.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.012.' j. A- }! [( C' A( ?" ~; t( X5 {
8 ^6 M$ y- c% |; L( @7 c# k
定位与授时
9 s% ]0 M9 j" R+ c( [9 @+ D 13 基于邻近点特征的地磁室内定位方法及性能分析
- {5 A$ D, f/ Z+ J% K% V 【作者】郝廉效;余科根;林贻若: ?$ @1 S( ~' s% e* [6 S5 A% a2 T
【单位】中国矿业大学环境与测绘学院4 g' k) H+ U. X6 g* n0 @
【摘要】地磁室内定位以其成本低、适用范围广、复杂度低的特点而受到广泛关注。然而，它的定位精度不稳定，且指纹采集工作量较大。因此，提出了一种基于磁场信息的邻近点特征，可由指纹数据求得，特征范围是0～1。经实验证明，邻近点特征与定位精度呈正相关关系。邻近点特征越大的测试点定位误差越小，定位准确率越高。邻近点特征均值越大的室内区域定位误差越小。结合邻近点特征与快速构建指纹库的方法，可以实现对室内区域定位精度的预判，为室内区域定位方法的选择提供依据。针对邻近点特征较大的室内区域，提出了使用插值算法以减少指纹库的采集量。在实验中，仅采集原有指纹点的29.6%依然具有较好的定位表现，对定位精度的影响较小。使用邻近点特征可以极大地提高地磁室内定位的效率。
: I- }4 i" d/ D4 c2 y 【关键词】地磁场;室内定位;定位误差;邻近点数;特征提取; 8 o% q5 r% F4 k( M: B
【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.013* f5 Z% {( H+ Q" ]8 g
/ P, H- i* c$ [6 ~' g: @+ Q 【引文格式】郝廉效,余科根,林贻若.基于邻近点特征的地磁室内定位方法及性能分析[J].导航定位与授时,2022,9(03) :100-106.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.013./ x" n9 T( p; R K
; s' _0 p, n; S% H 14 改进自适应抗差容积卡尔曼滤波多源室内定位
1 |6 f, ] b2 d4 ~+ p% q 【作者】李鹏；荣冬成；向宇翔；凌智琛；夏珺 # k) N3 @3 i( j+ X# K$ C! N& u
【单位】湘潭大学自动化与电子信息学院9 h5 X% I) W. {
【摘要】针对容积卡尔曼滤波在多源融合定位中存在跟踪能力不强和自适应能力差的问题，在传统容积卡尔曼滤波的基础上，提出了改进自适应抗差容积卡尔曼滤波算法。建立了基于新息的自适应判决准则与修正方法，使得滤波算法能够及时跟踪目标真实状态；引入抗差因子调节观测协方差矩阵，以减小观测值异常问题对滤波精度的影响；采用奇异值分解代替容积卡尔曼中的Cholesky分解，提高数值计算的稳定性。超宽带/惯性导航联合定位实验结果表明，与扩展卡尔曼滤波和容积卡尔曼滤波相比，改进的自适应抗差容积卡尔曼滤波定位精度更高，数值稳定性更好，增强了定位系统在粗差干扰下的鲁棒性。 ( V* U& M1 x# Y, ]
【关键词】容积卡尔曼滤波;奇异值分解;自适应修正;抗差因子;室内定位; : g5 s1 P/ ]5 E5 w
【基金资助】国家自然科学基金(61773330)；国家重点研发计划(2020YFA0713501)；湖南省教育厅科学研究项目(18C0126);湖南省教育厅重点项目(21A0083)；湖南省自然科学基金(2021JJ50126)； ) w$ _1 u/ v+ i7 _% ?# V2 ^
【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.014/ _3 j& d9 L5 ~4 H e
3 p4 y& w% W: q. J4 S 【引文格式】李鹏,荣冬成,向宇翔,凌智琛,夏珺.改进自适应抗差容积卡尔曼滤波多源室内定位[J].导航定位与授时,2022,9(03) :107-113.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.014./ s! ]/ g4 k, ~- G' b
) E5 b$ s* { A$ _4 N
15 桥面变形监测的多尺度分析与建立模型
9 Q4 \+ l7 ^7 |5 A/ U 【作者】汤同旭( X$ k% Q/ F6 [: u! u
【单位】上海市测绘院7 g2 N% y: ~! n4 g0 C
【摘要】对于利用GNSS测量技术获取的桥面监测数据，研究如何对其进行准确而有效的处理与分析，获取桥梁的运营状态，对桥梁的养护与安全运营具有重要意义。从对桥面GNSS监测数据的处理与分析方法研究出发，利用EMD方法结合频谱分析，得到EMD后的IMF分量的频域范围，有效地分离出含有振动信息的变形量、趋势分量和高频噪声分量。结合SSA、EMD两种信号处理方法的优点，提出了一种新的EMD-SSA耦合模型，将经SSA去噪后的高频IMF分量与低频IMF分量和残余项进行重构。对新的信号处理模型通过仿真信号和桥面监测信号进行验证，试验结果表明，新模型的处理效果较单独的EMD、SSA方法的处理效果有了显著提升。与EMD、SSA方法相比，利用新方法处理信号后信噪比与相关系数增加，偏差减小，验证了新方法的可行性与有效性。
8 i) b3 J& w( ~* [% J: ]" a1 ?. `; D 【关键词】全球导航卫星系统;变形监测;奇异谱分析;周期特征;趋势特征;经验模态分解;
9 a! q1 D! A+ v& U2 k6 ^ 【基金资助】国家自然基金(61773330)；国家重点研发计划(2020YFA0713501)；湖南省教育厅一般项目(20C1763)；
" S, E+ {! X& s 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.015( f/ u0 M& C4 a" r
0 u- }( `# H+ n' E6 D7 g- o 【引文格式】汤同旭.桥面变形监测的多尺度分析与建立模型[J].导航定位与授时,2022,9(03) :114-124.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.015.8 p5 y5 q) k$ x0 p9 Y
% `$ R( e1 A5 H/ [ 16 通信辅助卫星导航接收机最优捕获灵敏度分析
* w, C9 X1 z% B9 m; ?0 L2 e 【作者】王雷；雷长彪
L; M m! g( h! U 【单位】中国人民解放军32082部队
: q* k, d6 ^. p' B# h' P5 |0 U 【摘要】通信辅助有助于降低卫星导航信号捕获的搜索模糊度，因此接收机可通过改进捕获算法以提高捕获灵敏度。但是，目前在同等条件下捕获灵敏度提升量与通信辅助精度的量化关系尚不明确。通过约束平均捕获时间和捕获算法计算复杂度两项指标的门限值，对接收机辅助信息精度与捕获灵敏度提升量之间的关系进行量化分析，得出相应条件下的最优捕获算法参数。分析表明，在频率搜索范围以1/2的幂次进行逐渐压缩的过程中，捕获灵敏度提升量最高约为4dB,且随频率搜索范围压缩程度的提高而逐渐缩小。根据评估方法得到的最优捕获算法参数受捕获概率指标、虚警概率指标等影响较小，可预置于接收机中，根据具体情况进行选择。
/ h/ [7 Y5 @" O8 W) K5 Y 【关键词】卫星导航系统;捕获;灵敏度;平均捕获时间;算法复杂度;通信辅助GNSS;
, v! E3 D2 @: {# V0 a. T8 Z 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.016
3 j! ?! i1 K# f- H( z( Y' _- P7 B$ g* c6 Z
【引文格式】王雷,雷长彪.通信辅助卫星导航接收机最优捕获灵敏度分析[J].导航定位与授时,2022,9(03) :125-131.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.016.7 y) P' W* G& h) j$ W. U
9 m3 A/ p) {8 I! R, l& {: m. b
17 基于相对骨骼点特征和时序自适应感受野的动作识别方法 5 V" q2 m; T, r
【作者】胡昊1；史天运2；宋永红3；余淮4 * b8 e" Q( H; I" ~5 c( P
【单位】1.中国铁道科学研究院研究生部;2.中国铁道科学研究院集团有限公司;3.西安交通大学软件学院;4.中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所
5 W+ a7 d: J* u( j" w 【摘要】针对长时间动作识别难以充分利用时空域信息的问题，提出了基于相对骨骼点特征和时序自适应感受野的动作识别方法。首先，该方法在特征获取部分增加了相对骨骼点特征，以满足节点多样性和互补性要求，将其分别输入到空域图卷积网络，获得空间中相邻关节聚合的局部特征。然后，设计了一个时序自适应感受野网络，以获取在时域中关节变化的局部特征，并且增加了网络对不同持续时长动作的适应性。最后，经过决策级融合模块，计算类别概率，得到分类结果。仿真结果表明，基于NTU RGB+D和Kinetics-skeleton两大基准数据集，对比多种主流方法，均取得了更高的识别准确率，分别为96.2%与60.1%。该方法可以较好地提取不同动作的区别性时间特征，提高了动作时空特征的判别能力。 # L% }# Y( H1 {# o# v
【关键词】动作识别;时序特征提取;图卷积网络;相对骨骼点特征;时序自适应; ' r* y7 r3 v- r( P: i4 w7 t. V \
【基金资助】中国国家铁路集团有限公司系统性重大课题(P2020T002);
9 j3 l3 t8 P7 M 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.0171 c8 M% M7 Y- y' M y# o
2 }6 v5 {/ c& P: {' S# O! j: _ 【引文格式】胡昊,史天运,宋永红,余淮.基于相对骨骼点特征和时序自适应感受野的动作识别方法[J].导航定位与授时,2022,9(03) :132-139.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.017.
0 `7 X" y1 M$ a- N$ ~. p* M6 U5 g2 u9 {2 E; y3 B1 y6 H/ U# F
仪表与部件
( p. r1 K( u) {( b& l( d 18 基于线性位移模式的环形谐振子理论研究
) \% ^* K# P: S- z& J3 x! V 【作者】裴永乐1;高立民1;徐亮1;李华1;李晓辉1;李录贤2 # ~0 E0 r( s6 @- L
【单位】1.中国科学院西安光学精密机械研究所;2.西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室飞行器环境与控制陕西省重点实验室
g8 j6 w# r% g+ N5 T 【摘要】环形谐振子理论是谐振陀螺研究领域的重要内容，然而在目前经典环形谐振子理论中，仍存在很多问题尚未解决，例如：挠度控制方程不能精确求解环形结构的弯曲问题，获得的二阶弯曲角频率及进动系数理论解不能充分反映出其随尺寸参数(如高度h、曲率半径r等)变化的影响规律等。为了克服上述不足，从环形结构理论的基本假设和基本条件出发，基于环形结构的线性位移模式假设、虚功原理和哈密顿原理，建立新的环形谐振子理论，包括广义本构关系、平衡方程和边界条件等，获得环形结构静态弯曲问题的解析求解方法和动态问题的理论解。最后，针对典型的环形结构静、动态问题，通过与其他理论结果进行对比，验证了理论和求解方法的正确性。工作表明，进动系数不是恒定的，其值会随着结构尺寸的不同在0.4附近很小范围内发生变化。
; i" b1 S7 u# d# t3 _+ T0 N8 T 【关键词】环形谐振子;哈密顿原理;弯曲问题;进动系数;二阶弯曲角频率; 4 R2 \5 K5 o! `) b- L, }" W
【基金资助】国家自然科学基金(42001397)； 山东省自然科学基金(ZR2017MD029)； 山东省住房城乡建设科技项目(2017-R1-004)；
4 s2 p% f6 t5 f6 i$ G 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.018) m: a0 ]" |% q/ b
2 h7 s& J9 G; c3 z% U' z0 U9 Z 【引文格式】裴永乐,高立民,徐亮,李华,李晓辉,李录贤.基于线性位移模式的环形谐振子理论研究[J].导航定位与授时,2022,9(03) :140-147.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.018.& O/ R4 E, E3 P
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19 AlNiCo合金中α1相取向程度对磁稳定性的影响 4 G! S3 x0 Y' I9 y* |6 _8 @& s# w+ F
【作者】赵之赫1;夏卫星2;姜龙涛1
7 _1 K* {+ `2 @ D6 W 【单位】1.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院;2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所 * s6 ~8 m+ M1 ~( j! P6 l$ T7 L: U, P
【摘要】AlNiCo合金具有优异的温度稳定性和磁稳定性，在惯性仪表中广泛应用，其磁稳定性对于仪表的精度和寿命具有重要影响。AlNiCo合金中主要包括强磁性的α1相和弱磁性的α2相，通常情况下取向一致的α1相为磁体提供矫顽力和磁化强度。通过磁场热处理的方法控制α1相的取向，研究其对磁稳定性的影响规律，探索提高AlNiCo合金磁稳定性的新思路。研究发现，随机取向的AlNiCo-0样品虽然矫顽力和剩磁较低，但是具备更低的磁粘滞系数，稳定性优于各向异性的AlNiCo-0.25样品，这主要是由于其能垒分布更加平缓。微磁模拟的结果进一步表明，取向垂直于易轴的α1相更有助于形成稳定的磁畴结构。
3 {/ {7 v- a; t; W- s 【关键词】AlNiCo合金;磁稳定性;磁粘滞;微磁模拟;
9 j9 ~3 O+ Z. V6 e9 f$ @ 【基金资助】国家自然科学基金(U1637201)；
8 f7 T8 D5 \! p( W8 S) [ 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.019' I* W6 j. _* V$ r" O
, m& A4 ^0 X8 l! V( W9 K( m" S. \ 【引文格式】赵之赫,夏卫星,姜龙涛.AlNiCo合金中α1相取向程度对磁稳定性的影响[J].导航定位与授时,2022,9(03) :148-152.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.019.; A) T2 z$ L0 a
$ @9 W1 ?. K# g/ S: H! o7 ^0 v 20 磁流体角速度传感器的固液接触电阻特性研究
5 b+ a* [3 b# T 【作者】纪越1,2;张彦鹏1,2;李醒飞3 . h5 ^5 J% e2 k3 Q' u% g6 {, Q4 m
【单位】1.天津工业大学控制科学与工程学院;2.天津工业大学天津市电气装备智能控制重点实验室;3.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室 % l: C% R; v# ?# i$ P4 d, o
【摘要】针对基于磁流体动力学(MHD)的角速度传感器中源级输出电阻波动的抑制问题，主要分析了MHD角速度传感器金属电极与镓合金的接触电阻特性，以及随着应力改变和接触面粗糙度的变化规律。通过理论推导建立了传感器中固-液接触电阻的理论模型，并据此使用COMSOL仿真了不同接触应力下接触电阻的变化情况；使用接触角测量仪分析了电极粗糙度对接触电阻的影响，电极材料为铝或铁时，粗糙度由1.6增加到3.2时，接触角增加4°～10°。仿真表明，MHD角速度传感器的接触电阻随着接触应力的增加而减小，在1kPa应力变化范围内，固-液接触电阻急剧变化。接触角测试表明，随着粗糙度的增加，接触角增加，浸润性变差。
! j# S8 r0 q, Q3 M; l8 P5 l$ |$ b 【关键词】角速度传感器;磁流体动力学;接触电阻;接触应力;粗糙度;液态金属; 9 J7 F3 b/ f- v, p# u* ?
【基金资助】国家自然科学基金面上项目(62173245);国家自然科学基金重点项目(61733012)；
& a0 z8 A9 \8 M, J) y 【DOI】 10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.020
" R+ s% G3 d. ^" X/ w0 u6 y9 w! Q2 h% q# B9 |
【引文格式】纪越,张彦鹏,李醒飞.磁流体角速度传感器的固液接触电阻特性研究[J].导航定位与授时,2022,9(03) :153-158.DOI:10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.03.020.2 H* {* ?2 A( X, y
7 { p7 ?6 p4 |3 K4 g 初审：张艳玲复审：宋启凡终审：金 君; ]' z: d8 b3 e1 e0 C
资讯
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