强激光与粒子束
2023, 35(5): 053001
利用全球定位系统 (GPS)接收到的秒脉冲 (1PPS), 对常见的二级频率源温补晶振 (TCXO)和相干布局囚禁 (CPT)原子钟驯服开展研究。设计了硬件锁相环的驯服方案, 利用时间数字转换器(TDC)测量本地分频 1PPS与 GPS接收机收到的 1PPS时间差, 实现本地信号相对 GPS时间信号的锁定。锁定之后, TCXO实现了万秒稳定度为 8.5 ′ 10-12, 驯服后 3.5×104 s的平均频率准确度提升至 5倍以上。此外, 深入研究了 CPT原子钟的噪声模型, 在 Matlab上对其进行仿真, 建立起频率白噪声和频率随机游走噪声在阿伦方差曲线上的对应关系, 对比了平均滤波和平均滤波+卡尔曼滤波 2种滤波测频方案对 CPT原子钟的驯服效果, 频率稳定度在 5×104 s时有一个数量级的提升。
TDC测量 全球定位系统 频率驯服 卡尔曼滤波 TDC measurement Global Position System frequency disciplining Kalman filtering 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(2): 249
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
在视觉惯性定位系统中，传感器位姿关系的标定对于实现精确空间定位至关重要，针对现有标定方法对多传感器系统缺乏集成性、标定精度受限等问题，提出了一种视觉惯性系统位姿高精度一体化标定方法。通过精密三轴转台提供角度基准，基于重力矢量不变性和匀速圆周运动下向心加速度数值的一致性求解惯性测量单元（IMU）与转台之间的外参，利用转台构建控制场为相机标定提供空间角度约束，联合优化求解无重叠视场多相机内外参。仿真和实验结果表明，该方法具有较高的标定精度和稳定性，在多相机IMU系统组合定位测试中，与经典标定方法Kalibr相比，本文方法系统运动轨迹拟合轴线的角度偏差降低40.32%，距离偏差降低18.93%，可满足高精度视觉惯性定位系统的标定需求。
测量 视觉惯性定位系统 无重叠视场多相机 惯性测量单元 精密三轴转台 外参标定 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312021
强激光与粒子束
2023, 35(2): 023002
1 昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650031
2 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650000
3 高原山区测绘技术应用工程研究中心，云南 昆明 650093
采用升降轨时序干涉合成孔径雷达（InSAR）技术对金沙江某水电站库区边坡的滑坡形变进行识别和监测。研究结果与研究区历史滑坡地质调查划定的滑坡体范围和全球定位系统（GPS）监测成果相符，说明InSAR技术在山区水库边坡形变的监测中具有可靠性和实用性。其中新建滑坡体形变速率较大，最大年平均视线向形变速率可达198.90 mm/a。结合同时期GPS数据验证InSAR监测新建滑坡结果精度，得出两者沿视线向累积形变量差值的均方根误差为39.10 mm，最大差值位于XJ17点为56.65 mm。滑坡形变与日降水量及水库水位变化的相关性分析表明，新建滑坡体的形变呈周期性阶跃变化，在出现强降雨或水库水位的骤变后滑坡形变表现出滞后效应。该研究可为山区水库边坡形变监测工作及滑坡灾害预警提供新的高效的方法。
遥感与传感器 时序干涉合成孔径雷达技术 水库边坡 滑坡监测 全球定位系统 滑坡灾害识别 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2428002
国防科技大学电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室，湖南长沙410073
基于全球导航定位系统(GNSS)的无源雷达是当前研究的热点。在基于距离和的定位方法中，GNSS 自身的时间同步误差和定位误差会降低定位精确度，考虑这些误差并结合全球四大GNSS 的信号特性和参数测量能力，推导了三维空间多发多收距离和定位精确度表达式以及克拉美罗下界(CRLB)。选取不同卫星和接收站数量进行了仿真分析，揭示了卫星数量、接收站数量与定位精度之间的关系。当忽略卫星位置误差时，接收站数量增长带来的定位精确度增长百分比对于任意辐射源数量为定值；若卫星位置误差增大，增加接收站数量对于定位精确度的改善程度会降低。所得结论可以为基于GNSS 的无源雷达辐射源选取与接收站布站提供理论参考。
无源雷达 全球导航定位系统 目标定位 精确度分析 passive radar GNSS target localization accuracy analysis 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(2): 97
1 西安邮电大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710121
2 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
3 西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室, 陕西 西安 710071
量子定位系统(QPS)是一种高精度且安全的定位系统,光子数的变化会对定位误差和安全性造成很大影响。为了降低降雨天气下系统的定位误差并提高系统的安全性能,基于诱骗态量子密钥分配协议和最优平均光子数自适应(PNA)算法,提出了抵抗降雨干扰的QPS诱骗态自适应调整策略。建立了降雨强度、传输距离与最优平均光子数间的自适应关系,对自适应调整前后的定位误差和安全密钥生成率进行了对比。仿真结果表明,当降雨强度为10 mm/h ,传输距离为10 km时,采用PNA算法后,系统定位误差由13.81 cm减小到1.13 cm;当降雨强度为1.47 mm/h,传输距离为25 km时,采用PNA算法后,系统的安全密钥生成率由5.5×10 -4提高到6.3×10 -4。由此可见,通过自适应调整系统每脉冲所含平均光子数,可以提高QPS在降雨天气下的可靠性。
北京信息科技大学，信息与通信工程学院，北京 100101
针对传统射频识别(RFID)定位过程繁琐，系统定位精确度低以及计算较为复杂的问题，提出一种利用差分进化(DE)算法优化RFID定位精确度的方法。该方法首先随机初始参考标签的位置坐标，通过接收信号强度(RSS)值计算出阅读器与标签之间的测量距离，再通过优化阅读器与参考标签和待测标签之间的距离误差，估计出离待测标签最近的位置坐标，最后与经典LANDMARC定位系统做比较。仿真结果表明，经典LANDMARC定位系统的平均定位误差为1.115 8 m，而利用差分进化算法优化后的系统平均定位误差为0.001 2 m，从而证明利用差分进化算法优化RFID定位的方法是有效的。
RFID定位 差分进化算法 信号强度值 参考标签 LANDMARC定位系统 RFID positioning Differential Evolution algorithm signal strength value reference label LANDMARC positioning system 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(5): 946
1 西安邮电大学，西安 710000
2 西安中兴新软件有限责任公司，西安 710000
全球定位系统(GPS)广泛应用于导航、测量、应急通讯等领域，近年来对GPS卫星基带信号捕获跟踪过程的研究日益深入，为此对捕获和跟踪算法进行系统的总结和对比。根据数字中频信号与本地信号混频后的处理方式将捕获算法主要分为相干捕获、非相干捕获和差分相干捕获等，根据跟踪环路功能将跟踪算法分为载波跟踪和码环路跟踪，分别对捕获和跟踪算法进行对比; 归纳近几年捕获和跟踪的改进算法，分析其优缺点。最后展望捕获和跟踪算法的发展趋势。
全球定位系统 基带信号 捕获 跟踪 GPS baseband signal acquisition tracking
