多源导航(一)| Satellite Navigation文章精选

“多源导航(一)”文章精选


本期荐读内容精选了发表在《Satellite Navigation》的5篇多源导航主题文章，欢迎阅读。
 现代导航应用场景复杂多变，对导航定位系统的可用性、可靠性等提出了更高的要求。另一方面，除了GNSS、惯性导航系统等传统导航方式外，5G、激光雷达等传感器也在导航领域得到了应用。在此背景下，多源融合已成为导航定位的一个趋势，并在信息融合、性能评估等方面带来了新的挑战。多源导航技术已经在智能手机、自动驾驶、机器人等领域得到了广泛关注。未来卫星导航、多源导航与人工智能、物联网、边缘计算等技术相结合，有望带来更丰富的应用。

本期5篇研究文章分别来自武汉大学刘经南院士团队、武汉大学李由教授团队、加拿大卡尔加里大学Naser El‑Sheimy教授团队、澳大利亚新南威尔士大学王金岭教授团队、上海交通大学武元新教授团队。

---篇篇精品，敬请关注---

论文详情

01

标题：“5G+ BDS/GNSS”融合的意义、路径和愿景

作者：刘经南, 高柯夫, 郭文飞, 崔竞松, 郭迟

主题词：5G；北斗卫星导航系统/全球卫星导航系统；泛在网络；自然智能；PNT智能

全文链接：

https://satellite-navigation.springeropen.com/articles/10.1186/s43020-020-00024-w

论文看点： 

1. 从生物智能的角度给出了智能和智慧的定义，首次提出把推动人类进化的PNT智能赋给机器和环境，增强机器和环境的智能优势，实现人类感知和调控物理世界能力在时间、空间尺度方面的延拓，也扩展了人工智能的内涵，将成为智能时代关键的信息基础设施。




2. 在卫星导航领域，首次指出5G作为新一代高速率、低延时、泛在化的移动通信网络，BDS/GNSS作为唯一的全球性、高精度的时空基准和高精度定位导航授时技术，为智能感知、认知、决策和精准协同对物理世界的调控提供了技术支撑。两者相互赋能，彼此增强，基于“5G+ BDS/GNSS”的泛在测绘能力就是人类定位、导航、感知时间的PNT智能在现代技术上的延伸。




3. 对于“5G+BDS/GNSS”融合的路径，在具体实现方法、信息内容处理和新的应用服务领域等方面进行了分析和梳理，并对“5G+BDS/GNSS+ 星基通信”作为陆海空天网实现制时空权的关键基础设施的应用愿景，阐述了构想。

Liu, J.N., Gao, K.F.,  Guo, W.F. et al.  Role, path, and vision of “5G+BDS/GNSS”. Satell Navig 1, 23 (2020). https://doi.org/10.1186/s43020-020-00024-w.

（图片来自作者）

02

标题：面向室内的导航定位--现状和未来趋势

作者：Naser El-Sheimy, 李由

主题词：导航；室内定位；信息融合；无线定位；航迹推算；数据库匹配

全文链接：

https://satellite-navigation.springeropen.com/articles/10.1186/s43020-021-00041-3

论文看点： 

本文对室内定位的需求、现状、传感器、技术，以及未来趋势进行了系统性的综述。相比现有综述，特色如下：（1）需求：给出了典型室内定位应用的精度需求和成本；（2）现状：归纳了学术界和产业界典型方案的精度和成本；（3）传感器：既包含专用导航传感器，也包括用于可辅助导航的感知传感器和通讯传感器。对各传感器的优缺点、未来趋势，以及对其他传感器的辅助有明确说明；（4）技术：全面介绍各种定位技术。因此，本文便于读者全面了解室内定位系统的应用和设计。El-Sheimy,N., Li, Y. Indoor navigation: state of the art and future trends. Satell Navig 2, 7 (2021). https://doi.org/10.1186/s43020-021-00041-3.

（图片来自作者）

03

作者：Naser El‑Sheimy, Ahmed Youssef

主题词：陀螺；加速度计；光学惯性传感器；微机电；流体式惯性传感器；随机建模

全文链接：

https://satellite-navigation.springeropen.com/articles/10.1186/s43020-019-0001-5

论文看点： 

      惯导是一类特殊的不依赖于外界信息的特殊导航方法。不同于定位导航技术，惯导是根据移动平台的初始导航状态进行导航。因此，惯导系统不易受到干扰与欺骗。自20世纪40年代问世以来，惯导系统经历了较大的发展。其中，惯性传感器的精度有所提升，其大小、重量、成本与精度均达到了相应的导航与制导标准。

在过去几年中，惯性传感器从纯机械式传感器演变为采用不同技术、观测不同物理现象，从而能够精确计算移动物体所承受动态力的传感器。惯导系统也经历了从采用较为复杂机械系统的稳定平台惯导系统至具有较高计算要求的捷联式惯导系统的演变。光学传感技术的应用使得惯性传感器的精度得到了进一步的提高，尺寸也得到了进一步的缩小。此外，振动惯导技术的应用也推动了微机电惯性传感器的生产。该类传感器尺寸极小，重量极低，且耗电量也极低，因此能够被大量应用于日常导航中。近期，包括核磁共振技术、冷原子技术在内的先进惯性传感器技术得到了应用，且基于流体的惯性传感器技术也得到了再次应用。另一方面，惯性传感器误差也是大量研究的焦点。研究旨在探讨如何在无协助传感器提供更新信息的情况下，确保惯性传感器持续运行较长时间。该难题一旦得到突破，惯性传感器的发展将实现重大飞跃。惯性传感器的误差模型技术也在迅速发展，以实现更高的精度并进一步降低成本。本文对惯性传感器技术及该技术未来的发展趋势进行了广泛的探讨，也对用于提高低成本惯性传感器性能的惯性传感器误差模型技术进行了简要分析。El-Sheimy,N., Youssef, A. Inertial sensors technologies for navigation applications:state of the art and future trends. Satell Navig 1, 2 (2020). https://doi.org/10.1186/s43020-019-0001-5.

（图片来自作者）

04

标题：智能交通系统中PPP的脆弱性和完好性：综述和分析

作者：杜玉军, 王金岭, Chris Rizos, Ahmed El‑Mowafy

主题词：智能交通系统；全球卫星导航系统精密单点定位；脆弱性；故障分析；完好性监测

全文链接：

https://satellite-navigation.springeropen.com/articles/10.1186/s43020-020-00034-8

论文看点： 

1. 对PPP技术应用于以自动驾驶为代表的智能交通系统(ITS)技术的关键问题，即其脆弱性进行了全面的综述分析，从卫星和信号、信号传播介质(大气)、数据产品(实时改正)、工作环境和用户五个方面，对PPP主要的故障模式进行了细致的梳理和讨论，并介绍了故障模式及影响分析(FMEA)和故障树分析(FTA)两种完好性故障分析方法在PPP完好性监测中的应用。

2. 就ITS对卫星导航定位的精度和完好性需求进行了简要讨论，并对PPP完好性的研究和应用现状进行了综述，对PPP完好性监测的挑战，特别是ITS所在的复杂城市环境下完好性监测的挑战进行了探讨，指出了PPP在ITS中脆弱性及完好性研究的一些开放问题。

Du, Y. J., Wang, J. L., Rizos, C. et al. Vulnerabilities and integrity of precise point positioning for intelligent transport systems: overview and analysis. Satell Navig 2, 3 (2021). https://doi.org/10.1186/s43020-020-00034-8.

（图片来自作者）

05

作者：武元新, 贺超, 刘刚

主题词：惯导；（算法）编排；极区；初始对准

全文链接：

https://satellite-navigation.springeropen.com/articles/10.1186/s43020-019-0002-4

论文看点： 

1. 明确指出地球坐标系编排下的惯导系统具备极区正常工作能力，可进行常规的惯导解算与外界信息辅助下的初始对。




2. 通过解析轨迹下的对比仿真，展示了地理坐标系编排和地球坐标系编排分别在非极区、极区的表现。




3. 分析指出了地球坐标系编排下的极区惯导初始对准可行性。

Wu, Y. X., He, C. & Liu, G. On inertial navigation and attitude initialization in polar areas. Satell Navig 1, 4(2020).  https://doi.org/10.1186/s43020-019-0002-4.

（图片来自作者）

期刊简介

Satellite Navigation 创办于2020年，由中国科学院空天信息创新研究院联合中国科技出版传媒股份有限公司主办，中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心支持协办，是与施普林格·自然（Springer Nature）出版集团合作的在线发表开放获取（OA）期刊。是我国卫星导航领域第一本英文期刊。
卫星导航定位专家、北斗卫星导航系统副总设计师、中科院院士杨元喜担任期刊主编，中科院上海天文台研究员金双根担任执行主编。此外，期刊邀请了来自中国、德国、英国、芬兰、荷兰、美国、加拿大等国家和地区的卫星导航专家共40余人组成国际化编委会。
作为中国北斗卫星导航系统的国际学术交流平台，期刊聚焦卫星导航领域最新理论发展和技术应用，致力于促进中外卫星导航技术与应用学术交流，引领卫星导航学科发展和技术发展，提高中国在该领域的学术影响力，服务中国北斗卫星导航系统建设、应用推广和产业发展。“中国卫星导航领域首本英文期刊《卫星导航》上线”被评选为“2020年度北斗十大新闻”，并被载入《2021中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》，列为年度发展重大动态。

期刊主要发表原创论文（Original article）、综述（Review）及通讯（Communications），涵盖卫星导航信号及信号处理、信号接收器、抗干扰与反欺骗、卫星定轨与时间同步、多传感器与组合导航、全球导航卫星系统（GNSS）增强技术、自主导航、时空基准建立与维持、时空基准的传递、高精度时钟技术、地球应用、智能应用等不同技术领域。截止到2023年不收取任何稿件处理费。

Satellite Navigation 诚挚欢迎卫星导航及相关领域的科学工作者们踊跃投稿。

期刊网址：https://satellite-navigation.springeropen.com/

编辑：星航

审校：李由 教授

       关于我们     

《卫星导航（英文）》（Satellite Navigation）创办于2020年，是中国科学院空天信息创新研究院主办的英文学术期刊，主编是杨元喜院士，主要报道卫星导航相关的最新高水平科研成果与综述文章及通讯，在 Springer Nature开放获取（open access）出版。可免费获取全文，欢迎关注和投稿。

Website：http://satellite-navigation.springeropen.com/

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