一种多卫星组合导航系统的算法研究

本文通过对多种卫星导航定位系统的研究,提出了一种多卫星组合导航定位的算法.该组合导航系统能够提高卫星导航信息的安全性,且在单一系统无法定位时,仍能利用其他卫星导航系统提供定位服务,大大提高了卫星导航系统的可靠性及系统的精度.     

多卫星组合系统研究

通过对多卫星组合系统方案的研究，提出了多卫星组合定位方法．该方法提高了卫星导航系统信息的安全性，在特殊时期，在某一系统不能使用时（如GPS），仍能利用其它卫星导航系统提供定位服务：大大提高了卫星导航设备的可用性，减小了信号被全部遮挡的可能，使应用多卫星组合系统的用户设备可接收多种系统的卫星信号；提高了导航系统的定位精度，在组合导航系统中，由于卫星数的增加，易于使几何精度因子保持在很低的值上，从而使定位精度保持在较高的水平上；同时增加了信号的完好性，提供的冗余信息增加，使接收机自主完好性监测（RAIM）方法更易鉴别出故障卫星。     

多卫星导航系统组合定位解算

主要研究由GPS、Galileo和北斗等多个卫星导航系统互相辅助,实现组合定位解算。由于各独立卫星导航定位系统的卫星星座规模有限,可提供的卫星定位服务的精度、可靠性无法得到保障。为了提高定位精度,在传统卫星定位解算的理论基础上,提出了利用多种系统组合定位的方法,可明显改善可见卫星结构,提高定位精度,从而保证定位结果的可靠性和连续性。     

基于北斗的多系统组合定位方法研究

基于多系统组合的导航定位技术应用日益广泛,采用多系统组合导航克服了单一星座系统定位中存在的定位精度差、可见星少、可靠性低等问题。本文提出了基于北斗卫星导航系统的多系统组合定位方法,详细推导了基于北斗的多系统组合用户定位算法模型。比较分析了单一北斗卫星导航系统和北斗、GPS、Galileo 多系统组合条件下服务性能,得出在多系统组合条件下可以极大改善用户观测条件,进而提高了用户导航定位使用效能。     

北斗卫星/伪卫星组合定位关键技术研究

根据北斗系统定位原理,分析了同步伪卫星的几何布局、伪卫星数目及与卫星组合定位对定位精度的影响。仿真结果表明,在相同的误差条件下,伪卫星系统独立定位时,良好的几何分布及适当的伪卫星数目有利于伪卫星定位。与卫星组合定位时可以有效地改善定位网络的几何分布,减小精度因子值,从而提高定位精度。     

基于北斗卫星导航系统非组合精密单点定位算法的精密授时精度研究

全球导航卫星系统(GNSS)精密单点定位(PPP)技术具有操作简单、成本低廉、定位精度高等优点，在精密授时领域得到了广泛应用。针对现有研究中消电离层PPP模型的组合噪声大、卫星系统多采用全球定位系统(GPS)及实时动态场景少等问题，该文采用非组合PPP模型对北斗卫星导航系统(BDS)精密授时精度开展了研究，并利用Kalman滤波静态模型和动态加速模型进行参数估计。给出了静态和实时动态场景PPP处理策略，并利用超快速预报星历保证动态实时性。结果表明:在静态和实时动态条件下，非组合PPP模型精密授时精度均优于消电离层组合PPP模型；在静态条件下，考虑到BDS和GPS定位精度相当，且亚太地区BDS定位精度更高，BDS授时精度略高于GPS；在实时动态条件下，BDS和GPS精密授时精度在2 ns以内，但BDS授时精度略低于GPS，这是由于空间位置精度因子(PDOP)、载体速度突变和环境因素等的影响，而当完成收敛后，两种系统的授时精度相当，其钟差项中误差均在0.3 m以内。     

基于MFC和MATLABGUI的卫星导航设备智能测试系统研究

在分析卫星导航设备技术指标测试方法的基础上,本文提出了一种基于 MFC 和 MATLAB GUI 技术的卫星导航设备智能测试系统。该系统具备定位数据采集、首次定位时间测试、 定位数据实时处理、更改精度计算统计算法、多设备并行测试等功能,通过更改接口协议可实现对北斗、GPS、GLONASS 等各类卫星导航设备的测试。     

GNSS/INS组合导航在飞行校验系统中的应用

目前的飞行校验系统以 GPS 作为空间基准,这种定位方式在精度、性能、可靠性方面都存在着固有缺陷。本文介绍的同步定位-姿态-导航(SPAN,Synchronous Position,Attitude and Navigation)技术集合了两种不同但互补的技术：全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)定位技术和惯性导航技术。通过二者的结合,SPAN 技术可以达到取长补短的目的,组合后的导航系统无论在精度、性能、可靠性方面都优于单独的子系统。将这项技术应用于飞行校验系统,利用 GNSS 定位的绝对精度加上惯性测量单元(IMU)陀螺和加速计测量的稳定性,就可以在卫星信号丢失或者高动态应用环境下仍然提供持续、稳定、可靠的位置及姿态数据。     

一种BDS/GPS/GLONASS融合精密单点定位方法

给出了一种基于 BDS/GPS/GLONASS 融合的精密单点定位方法,统一了三系统组合精密定位的时间系统和空间系统,建立了精密单点定位非差组合模型,并利用观测数据进行了精密单点定位解算。计算结果表明,相比单一系统而言,三系统组合有效缩短定位收敛时间以及提高在单系统卫星数较少或者卫星星座分布较差时的定位精度,无论是从连续性、可用性、可靠性、精度以及效率等各方面都更具优势。     

偏振光辅助的视觉惯性导航系统

为了提高组合导航系统的可靠性与位姿估计的精度，把偏振定向传感器引入同步定位与建图过程，提出并设计一种新的偏振光辅助的视觉惯性组合导航系统。采集偏振定向传感器、单目视觉相机及微惯性测量单元的数据，对多传感器数据进行时间戳对齐和预处理后，利用最小二乘优化方法建立目标方程，通过求解非线性方程组获取最佳的运动估计。该系统根据天空偏振分布实现了方位角的可观性，并融合了多传感器数据。基于上述组合导航系统进行户外车载实验，实验结果表明：在2 km的长距离运行中，相比原始视觉惯性系统，偏振光辅助的视觉惯性导航系统的位置误差降低了16.7%，航向角精度提升了23.4%。偏振定向传感器的接入能够抑制惯性器件测量值的漂移，改善导航系统的位置精度和姿态角精度，可满足卫星信号受到干扰等环境下的位姿估计精度和可靠性要求。     

基于条纹匹配的InSAR/INS组合导航方法

现存的组合导航系统存在诸多问题：地形辅助导航系统分辨率较低;GPS/INS导航系统中GPS信号易受干扰;SAR/INS导航系统无法实现三维定位且无法获得平台的姿态信息.针对以上问题本文提出了基于条纹匹配的InSAR/INS组合导航方法：该方法将InSAR系统获得的干涉条纹与DEM生成的干涉条纹进行匹配,得到的定位偏移用以反演平台的位置和姿态信息,最后将反演结果与IMU信息进行组合滤波得到导航输出.该组合导航系统有以下优势：干涉条纹中包含地形信息和平台姿态信息;干涉相位对横滚角敏感,可通过干涉相位高精度反演平台的横滚角;InSAR系统具有较高精度的三维定位能力.本文主要介绍了基于条纹匹配的InSAR/INS组合导航的原理和方法,最后通过仿真和实测数据验证了条纹匹配和观测量反演算法的可行性.     

空地制导弹药的MIMU/GPS组合导航系统研究

针对空地精确制导弹药对低成本、高精度和高可靠性导航系统的需求,设计了MIMU/GPS组合导航系统.该系统采用了MEMS的IMU和GPS进行组合,利用位置、速度组合模式,采用渐消自适应Kalman滤波器估计并修正惯导的误差.通过地面跑车试验进行了验证,试验结果表明:组合导航系统误差得到了有效的抑制,导航精度满足空地制导弹药的导航要求.     

低成本无源北斗／INS组合导航系统研究

北斗双星定位系统(RDSS)采用有源定位体制存在一定的局限性,采用三星无源定位体制可以克服双星导航定位系统用户位置容易暴露和系统用户数量容易饱和两大缺点.同时,提出了无源北斗/惯导组合导航系统方案.仿真结果表明,组合系统可有效提高系统定位精度,降低对惯导精度的要求,从而降低整个组合导航系统的成本.     

太阳能航标灯实时监测系统

由于特殊的使用环境,航标灯容易被冲离航道或发生碰撞,供电系统易腐蚀老化,管理维护难度较高。基于无线监控技术设计了多功能实时监测系统,利用GPS定位与GPRS数据传输,准确定位航标灯位置与传输工作状态数据,实现对航标灯的远程监控。采用差分定位提高定位精度至1.5 m,规范了用户层数据传输格式,并对系统功耗进行了计算。测试证明,该方案在定位精度与系统工作稳定程度上都达到了实际应用的要求,比常规航标灯系统更具备智能化。     

惯导自动检测设备平台模拟器的研制

为了提高系统检测的覆盖率及故障隔离定位率,进行了惯导平台模拟器的设计。该模拟器采用组合式结构,利用数字程控技术,以DS1666程控数字电位计为核心,惯导平台模拟负载和惯导平台信号独立控制,实现了惯导测试中惯导平台模拟器与实际惯导平台的可互换使用。     

无人机导航系统抗干扰措施

通过介绍无人机导航系统的接收机特性,分析了无人机GPS信号不稳定的原因,并采取合理布局GPS接收天线的位置、在GPS接收天线与设备特别是有源设备之间加入隔离装置等措施,提高了无人机导航系统的抗干扰性。     

GPS与DTMB组合导航精度因子研究

针对单GPS定位系统存在定位盲区而无法实现定位的难题,结合基于DTMB标准的数字电视定位系统的优势,给出GPS与DTMB融合定位新方法,研究多种信号源参与定位的导航精度变化,并仿真分析4种不同场景下精度因子变化大小,通过理论分析和仿真实验证明了DTMB信号的参与改善了卫星的几何布局,减少了精度因子值,同时当参与的DTMB信号越多时,精度变化曲线更加平滑,精度因子取值平均在3左右,可以满足实际导航定位中对精度的需要。     

临近空间定位浮空平台覆盖范围分析

临近空间是当前科技界的一个热门话题。这块地球上空的处女地的开发利用将对未来的导航、定位、通信、对地观测等产生很大影响,对军事及和平利用都有很大的价值。就临近空间定位用浮空平台的覆盖范围进行了分析,给出了指导工程实施的临近空间导航定位系统的服务范围与浮空平台的布局、高度以及用户天线仰角之间的关系;同时通过具体案例分析,给出了提高临近空间导航定位系统性价比的途径。     

基于FPGA的GPS数据采集器的设计与实现

针对车载和机载卫星导航系统的数据采集问题,采用以现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）为平台的GPS导航系统数据解析方案。该设计以NMEA-0183协议的数据格式为基础,循环判断报文头、定位状态、校验位和结束位标志,根据逗号计数器的值决定提取所需要的导航信息,直至完成正确的解析。用Verilog HDL硬件描述语言完成了代码设计,并在FPGA内部生成硬件电路。仿真与硬件测试结果均表明该设计可提取导航系统中的定位信息。     

智能车载终端数据处理的优化设计

通过分析传统的GPS和车辆航位推算导航系统定位方法的不足,提出使用GPS/DR组合导航技术来获取定位数据,并使用一种新的数据融合方法优化定位数据,通过CDMA 1X无线数据网络改善传输方式.经过实验验证,此优化方案为车辆的实时监控提供了稳定可靠的实时数据传输,提高了ITS系统的性能.