摘要:当今的技术发展使得使用机器代替人类执行特定任务成为可能。然而,这种自主设备面临的挑战是在不断变化的外部环境中精确移动和导航。本文分析了不同天气条件(气温、湿度、风速、大气压力、使用的卫星系统类型/可见卫星以及太阳活动)对定位精度的影响。为了到达接收器,卫星信号必须传播很长的距离并穿过地球大气层的所有层,大气层的变化会导致错误和延迟。此外,接收卫星数据的天气条件并不总是有利的。为了研究延迟和误差对定位的影响,对卫星信号进行了测量,确定了运动轨迹,并比较了这些轨迹的标准偏差。所得结果表明,可以实现高精度定位,但太阳耀斑或卫星可见度等变化条件意味着并非所有测量都能达到所需的精度。卫星信号绝对测量法的使用在很大程度上促成了这一点。为了提高 GNSS 系统的定位精度,首先建议使用消除电离层折射的双频接收器。
最常用的潜艇探测和定位手段之一是定向频率分析和记录 (DIFAR) 声纳浮标系统。这是一种被动系统,通过接收潜艇发射的声学信号、探测和定位潜艇来工作。近年来,DIFAR 声纳浮标还被用于追踪鲸鱼的迁徙并记录它们发出的声音( McDonald,2004;Miller,2012;Greene Jr. 等,2004)。一般而言,DIFAR 声纳浮标配备有由五个水听器组成的水声天线,这些水听器由交叉的梯度水听器对和一个附加的中央水听器组成(Mallet,1975;Salamon,2004)。类似的没有中央水听器的天线系统也是已知的(Stover,1969;Salamon 等人,2000)。在本文中,作者将证明这两种解决方案都是正确的,并且在很宽的信噪比范围内提供类似的方位精度水平。与任何被动或主动声学系统一样,方位精度受噪声影响,其中噪声在声纳浮标的工作频率范围内(10 Hz 至 3 kHz)特别高(Salamon,2004;2006;Marszal 等人,2005)。了解
在GPS正常工作条件下,MLS系统可以达到厘米级的定位精度。然而,在无GPS环境下,由于MLS的观测模式误差和视轴对准误差无法通过GPS信号进行标定或修正,定位精度可能降低到分米甚至米级。针对这一研究空白,本文提出一种新技术,适当结合稳健加权最小二乘(RWTLS)和全信息最大似然最优估计(FIMLOE),提高无GPS环境下MLS系统的定位精度。首先,建立MLS系统的坐标转换关系和观测参数向量。其次,利用RWTLS算法对三维点观测模型进行修正;然后利用FIMLOE标定激光扫描仪框架与IMU框架之间的不确定度传播参数向量和视轴对准误差。最后,在室内场景中进行实验研究,以评估所提方法的有效性。实验结果表明,所提方法能够显著提高 MLS 系统在 GPS 拒绝环境中的定位精度。