观测噪声时间相关的动态定位算法
在动态定位卡尔曼滤波数据处理中,由于所建立的动态系统往往与实际状态不相符或不精确,或者对动态噪声和观测噪声的了解缺乏统计性质,取值不合适,数据处理常会导致滤波得不到预期结果.为了获得一个准确的、更真实的系统模型,应充分考虑误差的结构和所有未知参数的统计知识.实际上观测误差和动力学模型误差往往不属于白噪声序列.如利用GPS进行飞机导航,其GPS观测量的误差一般不是白噪声,因为民用GPS接收机的定位误差随时间缓慢变化[1].此外,GPS卫星轨道误差、大气影响及载体其他物理机制的干扰都会导致观测误差随时间变化.已经有很多的国内外学者对时间相关的测量误差进行了研究,如Vanicek等(1985)[2],E l-Rabbany(1994)[3],W ang(1998)[4],Howind等(1999)[5],Borre等(2000)[6],W ang等(2000)[7].然而,在动态定位数据处理过程中,人们常常认为测量噪声与时间不相关,这...&
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1引言在动态定位Kalman数据处理中,由于所建立的动态系统往往与实际状态不相符或不精确,或者对动态噪声和观测噪声的统计性质缺乏了解,取得不合适,数据处理常会导致滤波得不到预期结果[1]。为了获得一个准确的、更真实的系统模型,我们应充分考虑误差的结构和所有未知参数的统计知识。在动态定位中,观测误差和动力学模型误差往往与时间相关,不属白噪声序列。如利用GPS进行飞机导航,其GPS观测量的误差一般不是白噪声,因为GPS接收机的定位误差随时间缓慢变化[2]。此外,GPS卫星轨道误差、大气影响及载体其他物理机制的干扰都会导致观测误差随时间变化。虽然已经有很多的国内外学者对时间相关的测量误差进行了研究,如Vanicek等[3],EL-Rabbanny[4],Wang[5,6],Howind等[7],Borre和Tiberius[8],但是还很少有学者研究观测噪声相关时如何处理滤波数据。这是因为Kalman理论要求观测噪声和动态噪声是白噪声...&
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单点卫星定位系统的定位方式,由于不需要基准站数据,完全利用接收机所测数据进行定位解算,因此具有灵活性高、应用范围广、使用成本低等优点,广泛应用于车载动态定位系统中。它的缺点是定位精度低,二维位置精度只能达到±23左右。实际使用中,由于其他偶然因素的影响,车辆的动态定位精度更低。如何提高车载的动态定位精度,是目前卫星定位系统的动态数据处理、车辆动态定位及导航的重要课题之一。本文对车载环境下的定位误差作时间序列分析,得到二阶马尔可夫(Markov)平稳过程的误差模型。将定位误差作为观测噪声,以此建立的观测方程中,观测噪声是具有时间相关性的有色噪声。对于相关观测噪声条件下的状态估计,可通过状态扩维法分离出噪声中的非白色成分,从而转化为白噪声条件下的卡尔曼(Kalman)滤波器设计问题。但这种方法不仅引入了多余的估计分量,提高了需求逆矩阵的阶数,增加了计算量,对数据的存储提出了更高的要求,而且还可能出现状态估计误差方差阵不可逆的情况,不...&
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卡尔曼滤波是一个不断地预测、修正的递推过程，由于其在求解时不需要存储大量的观测数据，并且当得到新的观测数据时，可随时算得新的参数滤波值，便于实时地处理观测结果，因此卡尔曼滤波被越来越多地应用于动态定位数据处理中，尤其是GPS动态数据处理、惯性导航等。卡尔曼滤波目前已经成功应用于GPS动态定位，提高了定位精度，更好满足了用户的需要。然而在卡尔曼滤波模型中，要求观测方程是线性形式、动态噪声和测量噪声是白噪声，而实际的观测量与状态参数间是非线性函数。非线性二次以上高次项舍去，以及周跳等观测粗差等原因，使观测方程产生模型误差。卡尔曼滤波线性模型的最优估计是建立在给定函数模型和随机模型基础上的，如果实际的函数模型和随机模型存在误差，不仅得不到最优估计，而且可能造成滤波发散。粗差检测方法有把粗差归入函数模型的检测方法，也有把粗差归入随机模型的检测方法。将粗差纳入函数模型，就是要在平差中检测粗差、定位粗差，并将其剔除，然后用正常观测值进行参数...&
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基于多个连续运行参考站的网络RTK技术是支持区域厘米级实时动态定位的多功能导航定位服务系统,作为GNSS新一代的RTK定位技术得到了广泛的应用。连续运行参考站不仅建设维护成本高,而且选址比较严格,如良好的卫星观测条件,完善的通讯设施,无电磁干扰等,因此在不以损失定位精度为代价的情况下,增加网络RTK的有效作业范围,可以成倍地减少连续运行参考站的建站个数,节省建设和维护成本,并且可以解决布设参考站比较困难区域的网络RTK系统建设问题。目前所有的网络RTK软件都采用的客户端／服务器(Client/Server)模式,即移动定位终端需要安装特定服务的客户端软件,如最普通的差分定位软件。安装的软件越多,接收机的OEM板和处理器要求就越高,使得定位终端的价格比较昂贵,一旦算法改进时,需要逐台进行升级,过程复杂,冗余。如果可以将客户端软件运行在服务器上,而客户端只需要结果而不关心过程,使接收机仅具备数据捕获,转发和远程查看的功能,即实现接收...&
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北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System）是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，遵循―先区域、后全球‖的总体思路，北斗卫星导航系统按照―三步走‖的发展战略稳步推进。日，国务院新闻办举办―北斗卫星导航系统正式提供区域服务‖新闻发布会，正式宣布北斗在亚太地区正式开通服务，同时公布了正式版本ICD文件。作为国家战略性新兴产业，北斗卫星导航系统在保障国家经济社会安全，促进国家信息化建设，转变经济发展方式，推动国防现代化建设等各方面发挥着重要作用。区域系统的建成使我国的卫星导航产业发展进入井喷期，使北斗应用产业化全面到来。在国外卫星导航产业化规模发展尤其是GPS垄断式市场应用下，提升用户使用信心，将系统需求优势转变为自身的市场强势和产业强势，是北斗卫星导航系统应用产业化的当务之急。基于载波相位观测量的静态和动态相对定位技术是未来北斗应用的主要模式，是建立和维...&
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检测电路外部的干扰噪声 - 高精度直流微电阻测试仪设计小tips（1）：误差处理方法
来源：EEFOCUS
作者：秩名日 10:47
[导读] 2.2.1.2检测电路外部的干扰噪声 检测电路所处环境存在的噪声称为外部干扰噪声，这种噪声是由环境决定的，而不是由内部电路引起，属于外部环境噪声。
　　2.2.1.2检测电路外部的干扰噪声
　　检测电路所处环境存在的噪声称为外部干扰噪声，这种噪声是由环境决定的，而不是由内部电路引起，属于外部环境噪声。某个外部干扰源产生噪声，并经过一定的途径将噪声祸合到信号检测电路，从而形成对检测系统的外部干扰噪声{7］。外部干扰噪声有很多种类型，如市电50Hz交流干扰、电台的调幅广播信号或电源的开关火花干扰、脉冲激光或雷达发射引起的宽带干扰、宇宙射线、雷电、元件或部件的机械振动产生颤噪效应。常见的外部噪声主要包括因地线回路形成的地电位噪声和工频噪声。
　　地电位差噪声是由信号源和测量仪器都连接到同一地线上时形成的地线回路所引入的噪声。在地线上有许多的接地点，而不同接地点处就有不同电位，在不同点的很小的电位差就能在电路系统中形成较大的电流并产生相当大的电压降，这种噪声对微小电阻的测量精度影响较大。这种外部噪声可以用隔离并且将整个测量电路系统以同一点接地的办法来消除。
　　工频噪声对直流信号测量的影响相当明显，常见的工频干扰源有电力线产生的工频电场和工频磁场，电力线和电源变压器产生的工频磁场、电机启动器产生的谐波干扰等，工频噪声是对微电阻的测量回路影响较大。
　　环境干扰噪声对检测结果影响的大小与检测电路的布局和结构密切相关，其特性既取决于干扰源的特性，又取决于祸合途径的特性，而与电路中元件的优劣无关；干扰噪声源功率要比检测电路中有用信号的功率大得多，经过揭合途径后，噪声功率大为减弱，但相对于微弱的有用信号可能还是十分可观的汇9］。因此，必须要抑制外来环境的干扰源，从而确保微电阻测试仪的高精度要求。
　　2.2.2直流微电阻测量的误差来源
　　基于微弱直流信号的噪声理论，外部干扰噪声存在于环境中，并不受检测电路控制，因此，在直流微电阻测量中，主要研究如何降低内部固有噪声源对测量结果的影响。
　　在微电阻测量中，有以下几种内部固有噪声误差来源，导体内部的热噪声会带来温差电势误差，导体间接触噪声会带来接触电势误差，接触电势和温差电势的共同作用产生热电势；导体和环境之间因为电子极化也会产生电化学电动势误差；而且测量电路本身也存在失调和温差误差。
　　2.2.2.1热电势
　　热电势是微弱直流电压测量中最常见的误差源，热电势包括接触电势和温差电势。
　　接触电势是由两种不同的导体内部因电子密度不同而在接触面上扩散运动造成的，并且随着温度变化而变化。电子测量系统中，存在着多种导体，如铜、金、银、锡、锗、碳、铅、氧化铜等导体，则测量系统中势必会存在接触电势。测量系统放大电路内部的接触电势的影响可采用多种技术加以消除，但是信号输入回路的接触电势的影响消除的难度较大，因此应尽可能的采用同质材料进行连接。
　　同一种导体当其两端温度不同时，高温端电子向低温端迁移运动从而造成温差电势，这一现象又称为汤姆逊效应。显然，电子测量系统存在温度场的分步不均现象：元器件内外温度不同，同一元器件不同的区域温度不同，所以必然存在温差电势。虽然电子测量系统内部的温差电势的影响可以消除，但信号输入回路的接触电势的影响有时很难消除，这时，尽可能的保持测量系统温度场分布均匀。
　　如前所述，热电势是由不同材料的导体接触以及导体结点温度的差异造成的。
　　如图2.2所示：
　　A、B为两种不同材料的导体，双、几处为两导体接触结点的温度，则产生的热电势为气。为：
　　其中，么，为不同材料导体之间接触时的热电势常数，单位为。v/℃下面给出了几种金属接触时的么，值：
　　由上可见，虽然铜一铜接触所产生的热电动势很小，但如果铜质材料连接不良，并且存在氧化时，热电势对微弱直流信号测量的影响是相当大的 。
　　2.2.2.2化学电动势
　　电化学效应是微弱直流电压测量中另一个主要的误差来源，它实质上是两个电极之间电化学效应产生的微弱的电池效应。例如，常用的环氧树脂印刷线路板，当清洁不够时有一些沾污或助焊剂等，就可能产生nA量级的误差电流。如果温度高或被沾污，材料的绝缘电阻会大大降低。高湿度会引起材料变形或吸收水分，而沾污则可能来源于人的体油、盐或焊料等。沾污首先降低绝缘电阻，如果再加上高湿度，会形成导电通路，甚至形成大串联电阻的化学电池。这种电池可能产生的误差电流在PA到nA量级。与热电势一样，系统内部的化学电势的影响是可以消除的，但信号输入回路的电化学电势的影响有时难以消除 。
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