一种惯性/GPS伪距/伪距率组合导航算法

紧组合技术是当前惯性/卫星组合导航技术的发展趋势,而惯性/卫星伪距/伪距率组合导航算法是紧组合技术的基本算法.本文提出了一种惯性/卫星伪距/伪距率的组合导航算法的实现方法,并采用惯导和接收机的动态数据进行了离线仿真,仿真结果表明,本文提出的伪距/伪距率的组合导航算法直接采用接收机测量的伪距、伪距率信息作为观测量,能够准确估计惯导误差,消除了量测输入的相关性问题.尤其是在GPS卫星数为2时仍能保持较高的导航精度,为惯性/卫星紧组合技术的进一步研究奠定了基础.     

基于伪距+伪距率组合的GPS/INS仿真平台开发

伪距+伪距率组合作为一种主要的深组合方式已日益广泛的应用于飞行器组合导航的研究领域.在研制组合导航系统之前,建立组合导航仿真平台是降低研制成本和缩短开发周期的有效途径.建立了基于伪距+伪距率组合模式的INS/GPS组合导航仿真平台,并着重介绍组合子部分的模型、算法以及软件结构.最终的设计方案已应用于某型无人机仿真系统中.     

伪卫星辅助惯导定位精度研究

文中设计了一种在平面上利用两颗伪卫星进行辅助惯性导航的算法并进行了仿真计算.两颗同步伪卫星发出伪距信息,通过接收机接收到的伪距信息的变化来对惯导进行校正,从而满足导航的定位精度要求,达到精确导航的目的.     

空空导弹SINS/GPS紧组合导航系统仿真

为了满足空空导弹远程发射要求,采用基于伪距、伪距率的SINS/GPS组合导航系统作为空空导弹的中制导。建立了惯性器件和GPS的误差模型,设计了Kalman组合滤波器,用MATLAB软件对紧组合系统进行了仿真研究。仿真结果表明,紧组合导航系统导航精度满足空空导弹中制导设计要求。     

伪卫星/惯性/里程仪组合高精度地面车导航技术

为提高地面车定位/定向精度,文中研究一种基于伪卫星/惯性/里程仪组合的导航技术.系统以平台式惯性导航系统作为主惯导、高精度里程仪用来测速、两个伪卫星地面基站测得的伪距差作为测量,仿真结果表明：东向定位误差可达到2m（1σ）,北向定位误差可达到1m（1σ）,方位误差达到20角秒.     

SINS/伪卫星组合导航系统

GPS能够提供全天候的实时高精度定位，但有时GPS系统不能工作，伪卫星的引入可以解决这一问题。文中研究了伪卫星导航原理，分析了伪卫星导航系统存在的问题以及解决方法。研究了SINS／伪卫星组合导航系统，给出了组合导航方案、误差方程和卡尔曼滤波算法，并进行了仿真研究。仿真结果表明．SINS／伪卫星组合导航系统可以有效抑制惯导系统的误差发散。伪卫星在GPS不可用时提供了另一种可行的区域导航定位方案。     

基于伪卫星的定位和授时算法研究

文中提出了一种利用伪卫星测距信息和惯导测量量相结合进行平面定位与授时的算法。该算法不仅可以在很短时间内估计出惯导定位误差、接收机与伪卫星基站间的时间不同步量,且所估计出的定位误差和时间不同步量的精度均可达到与测量噪声相同的量级。文中对所提出的算法进行了计算机仿真,仿真结果证明了该算法的正确性和实用性。     

基于伪距伪距率的GPS/SINS组合导航系统联邦滤波器设计

详细推导了GPS/SINS组合导航系统模型.为了充分利用GPS的信息构造了最多个数的伪距、伪距率子滤波器,设计了有重置的联邦滤波器.通过修改常规联邦滤波器的信息分配算法,提出了一种新的联邦滤波算法.分析表明,新联邦滤波算法和常规联邦滤波算法相比,有相同的估计作用以及较少的计算量,得出两种算法本质相同的结论.     

纯伪卫星系统中导航算法收敛性研究

伪卫星距接收机的距离比导航卫星小数个量级,相应系统的几何布局变化很大,在没有较精确初值的情况下使用线性化递推的导航算法将可能使算法发散或者收敛到错误点.文中采用非递推的定位算法实时并较精确地确定接收机的位置,为滤波器提供较精确的位置初值.仿真结果表明,此算法可较大程度地避免纯伪卫星系统中导航算法收敛位置错误的问题,更可靠和精确地实现导航和定位.     

SINS/GPS紧密组合导航系统仿真研究

对紧密组合的SINS/GPS复合导航系统在高速、高机动弹道导弹上的可行性进行了分析研究。建立了紧密组合模式的SINS/GPS全系统的仿真模型,给出了GPS仿真器中导航星的位置计算、最佳导航星座选择及输出伪距的实现算法;选用伪距、伪距率为观测信息,分别采用输出和反馈校正两种模式,实现了基于伪距、伪距率的SINS/GPS紧密组合导航系统仿真。仿真验证表明,与松散组合模式相比,紧密组合导航系统收敛性好、导航精度高,能够很好地抑制弹道导弹在高机动飞行状态条件下惯导系统误差积累的现象,有较好的导航性能。     

惯性辅助的单频GPS 整周模糊度快速求解

为改善法矩阵病态性,实现整周模糊度快速求解,提出惯性导航系统(inertial navigation system,INS)辅助单频GPS整周模糊度求解算法。将惯性伪距单差、GPS伪距双差、载波相位双差联立得到模糊度浮点解及其协方差阵,利用LAMBDA算法求解出整周模糊度固定解。分析引入惯性信息改善复共线性和病态性的原因,并利用GPS实测数据与仿真 INS数据进行实验验证。实验结果表明：INS辅助信息使得法矩阵条件数减小2个数量级,模糊度衰减因子下降55.81%,整周模糊度固定解求解的时间缩短75.44%,方法可行。     

自适应钟差模型在GPS/INS深组合中的应用研究

针对GPS/INS深组合系统中GPS接收机误差状态模型难以确定的问题,文中提出了一种自适应的时钟误差模型.该模型可以根据GPS接收机钟差的变化规律而自适应调节模型参数.通过GPS/INS深组合导航系统将传统的固定参数多项式模型与该自适应钟差模型进行半物理仿真比较,结果表明文中提出的模型能有效提高组合系统的导航精度和可靠性.     

惯性辅助的单频GPS整周模糊度快速求解*

利用单频GPS载波相位差分技术进行快速精密相对定位时,由于观测历元少,卫星空间分布变化缓慢,双差观测方程设计矩阵呈复共线性而导致法矩阵病态,使得整周模糊度无法固定。针对这一问题提出了惯性导航系统(INS)辅助GPS整周模糊度求解算法,将惯性伪距单差、GPS伪距双差、载波相位双差联立得到模糊度浮点解及其协方差阵,并用LAMBDA算法求解出整周模糊度固定解。分析了引入惯性信息改善复共线性和病态性的原因。最后利用GPS实测数据与仿真INS数据进行实验验证,结果表明INS辅助信息使得法矩阵条件数减小两个数量级,模糊度衰减因子(ADOP)下降55.81%,整周模糊度固定解求解的时间缩短75.44%,方法可行。     

飞航导弹INS／GPS组合制导仿真分析

介绍了INS／GPS组合导航在飞航导弹制导中的应用，结合假定弹道，对飞航导弹INS／GPS组合导航系统信息处理过程进行了建模与仿真，分析了陀螺漂移、GPS定位精度对INS／GPS组合导航系统制导精度的影响。     

超紧密组合下GPS/INS跟踪回路的结构及性能分析

介绍了全球定位系统（GPS）和惯性导航（INS）的互补性，以及组合导航在制导系统设计中的广泛应用．GPS／INS组合导航系统使用的是松散组合或紧密组合，提出了一种超紧密组合的方案，并对其性能进行了仿真评估．结果表明，它可以提高GPS的性能，如更高的相位跟踪带宽和更高的抗多路径噪声的特性．     

推导了采用6个加速度构建无陀螺惯性导航系统的位置参数解算方程,分析了6加速度计的无陀螺惯性导航系统中加速度计对准误差与位置解算误差的关系,并推导出了位置误差的解析式。针对不同情况,通过仿真试验,发现对准误差对位置计算误差影响显著,且在相同对准误差条件下,位置解算误差随加速度计的安装距离增大而减少的特性。 基于载波相位的高精度惯性组合导航系统研究

研究了一种利用GPS差分载波相位和惯导组合构成高精度组合导航系统的算法,建立了以载波相位双差观测量对惯导位置误差直接进行观测的数学模型,利用卡尔曼滤波器进行数据融合,可以达到厘米级的组合导航系统定位精度。同时,为了解决使用GPS载波相位观测量过程中出现的周跳问题,文中充分利用由该组合方案得到的高精度定位信息以及惯导在短时间内可保持高精度的特点,提出了迅速修复周跳和重新确定整周模糊度的方法,并通过仿真验证。     

抗差估计及Allan方差在车载组合导航系统中的应用研究

针对组合导航系统中全球定位系统(GPS)信号易丢失和干扰、惯性导航系统(INS)无法长时间单独工作的问题,通过采用带故障检测和隔离的导航算法解决GPS 数据异常的问题,有效提高系统的可靠性;同时当GPS 卫星信号短时间丢失时,利用Allan 方差分析方法确定惯性传感器误差并进行补偿,使纯INS 能够在一定精度内独立工作相对长的一段时间。车载试验结果表明:该方法能够保证组合导航系统的可靠性,且在GPS 信号短时间丢失情况下提高了纯惯导系统的导航性能。     

差分GPS/SINS超紧组合在线标定与误差补偿方案设计

为了进一步提高GPS/SINS超紧组合系统的导航和误差标定精度,设计了一种基于载波相位差分的GPS/SINS超紧组合导航系统方案。一方面,超紧组合通过SINS对GPS跟踪环路的辅助,可以降低载波环路噪声带宽,减小码相关间隔,提高载波环和码环的跟踪精度;另一方面,载波相位提供高精度量测信息作为组合导航观测量,能够准确标定和补偿IMU常值误差,进一步提高了组合系统的导航精度。     

SPKF滤波算法在紧耦合GPS/INS组合导航系统中的应用

根据SPKF滤波理论,建立捷联惯导系统在地理坐标系中的误差方程和GPS导航定位的误差模型,设计了GPS/INS的SPKF滤波器。该系统中含有位置误差、速度误差、平台误差角、陀螺漂移、加速度计偏差等17维状态。利用伪距、伪距率的观测信息对全部状态进行观测。对组合导航系统进行了动态仿真,仿真结果表明系统估计状态的导航精度高,系统的鲁棒性好。     

人工神经网络改进的AHRS/GPS紧耦合滤波算法

以陆用AHRS/GPS紧耦合系统为研究对象,建立了基于伪距-伪距率-航向角的组合观测数学模型,采用RBF网络辅助的EKF导航滤波器,逼近组合系统的非线性特性,实现自适应的导航参数解算.仿真结果表明:方法可快速、准确地逼近系统非线性模型,估算的姿态角误差均方差较标准EKF减小了约5.9%～22.8%.在传感器精度有限的情况下,所获得的导航精度和动态性能均有提高.