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。     

惯导辅助的动对动整周模糊度快速解算方法

针对北斗动对动相对定位中卫星信号极易受到外界环境的遮挡,导致整周模糊度无法快速、准确固定的问题,提出了惯导辅助的动对动整周模糊度解算方法。该方法利用两个运动运载体上的惯导的实时位置输出构造惯导伪距双差,并将其与载波相位双差进行组合,构造新的观测量和观测方程,再进行整周模糊度的解算。仿真实验结果表明,惯导信息的辅助使得模糊度浮点解误差明显减小,整周模糊度的固定时间缩短为16 s,相对定位精度达到厘米级,能够较好地实现动对动整周模糊度的快速解算。     

多天线GPS载波相位信息动态提取算法

提出了一种不依赖伪距信息的多天线GPS载波相位动态提取算法。利用天线切换法得到GPS载波相位整周期模糊度的初值,通过比较模糊度函数的大小得到载波相位信息的最终估计值。理论分析表明,文中算法复杂度较低,提取载波相位用时较短,并且不依赖于GPS系统的伪距信息;计算机仿真表明,文中算法无论是解算用时,还是定位精度,都取得了比最小二乘降相关法更好的性能;而且,文中算法在GPS/INS联合测姿系统中,也有很好的应用。     

一种改进型的GPS单频整周模糊度快速解算方法

针对高精度的快速定位中观测矩阵存在病态性问题,研究了单频GPS整周模糊度快速解算方法。依据Tikhonov正则化原理和奇异值分解(SVD)的扰动性质,设计了SVD分解的改进算法,避免了因较小奇异值发生较大抖动而使正则化矩阵出现不稳定的情况;在分析法矩阵病态性特点的基础上,设计了正则化矩阵的构造方法,并从理论上证明了其优越性。实验结果表明,与传统方法和Tikhonov正则化-LAMBDA法相比,新算法能更有效地改善法矩阵的病态性,只利用3～5个历元即能实现模糊度浮点解的快速解算及其固定,且结果可靠,浮点值更加接近真实值。     

电子干扰下GPS载波相位测量定位实现

文中提出 GPS 信号受到码干扰条件实现载波相位测量的一种方法。这种方法是将惯导伪距作为待定点目标位置的近似值,代入双差相位测量方程里,推导出误差项,通过最小二乘算法得到实数解的整周模糊度,再通过改进整周模糊度搜算法索找到正确的整周模糊度,得到载波相位定位。仿真结果表明,该方法可有效地联合惯导和 GPS 测量量,两者测量量相互补充,使定位精度达到厘米级。     

GPS载波相位整周模糊度的解算

提出了GPS信号受到干扰条件下确定整周模糊度的一种方法。这种方法将惯导伪距作为待定点目标位置的近似值，代入双差相位测量方程里，推导出误差项，通过最小二乘算法得到实数解的整周模糊度，再通过搜索找到正确的整周模糊度，仿真结果表明，该方法能有效地联合惯导和GPS测量量，两者测量量相互补充，使定位精度达到厘米级。     

基于正则化的陆基伪卫星整周模糊度解算方法

针对特殊地理环境下陆基伪卫星系统整周模糊度解算精度不足的问题,提出了基于TIKHONOV正则化方法的陆基伪卫星定位系统整周模糊度在线解算的方法。该方法根据陆基伪卫星定位系统所处的环境,使用TIKHONOV正则化方法对观测方程的法方程进行处理,对法方程的病态性进行削弱。仿真验证结果表明,使用TIKHONOV正则化方法削弱法方程的病态性后,整周模糊度浮点解的解算误差缩小了数十倍,据此搜索出的整周模糊度整数解与真值相同。由此可得出结论,该方法能够提高陆基伪卫星定位系统整周模糊度的解算精度。     

浮点编码的遗传算法在GPS姿态测量技术上的应用

基于单基线的GPS载波相位双差姿态测量模型,利用模糊度函数法,建立起适应度函数,采用十进制编码设计了能够避开整周模糊度的求解而直接搜索解算载体姿态的遗传算法模型.实测数据处理结果表明:静态条件下,航向解算精度达到0.30°(均方差),纵摇角解算精度达到0.40°(均方差),基线长解算精度达到0.30m(均方差).可以证明算法具有潜在的动态姿态实时解算能力.     

整周模糊度搜索空间确定方法研究

高精度GPS定位需要解算双差分载波相位的整周模糊度值。模糊度搜索空间的合理确定对整周模糊度计算的正确率和计算效率至关重要。通过比较几种常见的动态整周模糊度搜索方法,提出一种直接通过浮点模糊度方差阵确定整周模糊度搜索空间的方法。进行了基于实测数据的实验与分析。实验结果表明,该算法计算量小,且具有较高的正确率。该方法可使模糊度搜索效率得到提高,相应的定位精度明显改善。     

机载双频GPS载波相位定位算法与算例

周跳检测、准确消除电离层和对流层残差影响、快速固定新星和失锁卫星的模糊度等,都是机载GPS载波相位差分定位中定位精度能否达到分米级的关键因素。文中利用电离层残差法和M-W组合探测周跳,使用电离层浮点模型和对流层经验模型改正电离层和对流层残差,并用扩展Kalman滤波求解GPS双差方程,采用LAMBDA算法求解模糊度。算例结果表明,该方法能有效探测动态数据周跳,消除电离层和对流层残差影响,恢复失锁卫星和新星模糊度,使得定位达到分米级,并利用飞机上2台GPS接收机的移动基线解算结果验证了该定位精度。     

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。     

GPS拒止区域的辅助INS导航方法综述

GPS信号较弱,在信号受到遮挡或被干扰的情况下出现GPS拒止区域,传统仅依靠INS的导航系统导航误差随时间发散,定位精度低。针对该问题,根据不同应用场景介绍了零速修正辅助INS的导航方法、径向基神经网络辅助INS的导航方法、视觉传感器辅助INS的导航方法;详细给出了各个导航方法中的常见算法、近年来的创新之处和定位精度;展望了GPS拒止区域导航方法的发展趋势,提出自适应性和通用性更强的全源定位导航技术,以及成本低、鲁棒性强的机会信号导航技术是未来的发展方向,为后续GPS拒止区域导航方法的研究提供参考信息。     

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。     

合成孔径声纳重叠相位中心与惯性导航系统联合估计运动误差算法

为降低运动测量系统复杂度、提高运动误差估计精度,使用回波数据与惯性导航系统(INS)数据两种数据源联合估计合成孔径声纳的运动误差,形成一种基于重叠相位中心(DPC)算法和INS的DPC联合INS算法。利用回波的多子阵空间互相关矩阵估计声纳的前向速度,结合INS姿态角解算出DPC方法下的三向速度,采用卡尔曼滤波算法融合DPC算法的三向速度与INS的三向加速度,输出声纳速度的最优值,从而计算运动误差。湖试数据处理结果表明：DPC与INS联合算法相比于传统的DPC算法,融合了INS的加速度数据,使速度曲线变得更加陡峭,增加了细节信息,提高了声纳速度估计的准确性;经过运动补偿后,图像质量得到提高,目标散焦和重影的现象均得到改善。     

多传感器容错综合导航系统技术及其应用研究

文中结合经典的故障检测、隔离方法和联邦卡尔曼滤波,提出了以惯性导航系统为基准的多传感器容错综合导航系统设计方案,并在信息融合策略中采用了"故障诊断周期"方法对系统故障和野值进行了不同处理,以提高系统滤波的精度和数据的连续性.以SINS/GPS/Doppler组合导航系统为例, 结合载体的使用要求以及各导航子系统的使用范围和误差特性进行了设计方案的可行性分析.研究结果表明, 所设计的方案既能有效地实现系统故障检测、隔离和系统重构, 而且整个导航计算过程保持了良好的算法连续性、稳定性和系统精度.     

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．     

基于INS/GPS的智能导弹协同作战相对导航系统研究

提出了一种基于惯性导航系统和GPS导航系统的相对导航系统,这一系统是智能导弹协同作战的关键技术之一,相对导航系统通过智能导弹之间的数据链共享导航信息,采用卡尔曼滤波融合相对惯导信息和相对GPS信息,从而实现相对导航.给出了两种相对导航系统模型,并通过仿真研究校验了相对导航方法的有效性.