无源北斗/惯导两级滤波闭环组合算法

针对北斗卫星定位系统和惯性导航系统的组合设计组合导航卡尔曼滤波定位算法,引入伪距率作为观测量,基于高稳定度用户时钟,提出了双星下用两级滤波器对惯导进行闭环校正的闭环组合设计方案。其最大的优点是能根据收星情况稳定地在闭环和开环方式之间转换,这是采用惯导模型设计滤波器所不具有的。最后通过仿真说明本文方案有效地提高了丢星时组合导航系统的滤波定位精度,能够有效校正惯导的姿态误差角,并以较高的精度估计用户的三维速度。     

北斗组合动态定位算法稳定性分析

该文针对北斗卫星定位系统和惯性导航系统提出组合导航卡尔曼滤波定位算法,对组合导航滤波算法的可控性、可观性进行了分析,并用数值分析方法从可观性定义出发分析了各个状态的可观测度,从稳定性的定义出发分析了组合算法的稳定性和渐进稳定性.由于双星时不能对钟差滤波,所以对滤波定位观测模型进行了改进,引入伪距率和惯性器件输出的加速度作为观测量.仿真表明改进方案大大提高了组合定位系统的工作稳定性,抗突发性误差的能力提高了一个数量级,而且双星的情况下可以对钟差滤波.     

射频与基带参考时钟不同源对GPS载波相位平滑伪距定位的影响

无论GPS接收机的射频和基带参考时钟是否同源,都不会影响伪距定位。然而,对于载波相位平滑伪距定位,本文的理论分析表明:在新增卫星时,射频和基带参考时钟不同源将使新增星和原有星的平滑伪距钟差产生偏差,进而导致大幅度定位误差。在时钟同源和不同源两种条件下,利用自研的GPS基带芯片“航芯2E”,开展了大量硬件实验,验证了理论分析的正确性。论文得出的载波相位平滑伪距定位的接收机其射频和基带参考时钟必须同源的结论,对于GPS射频和基带芯片的模块化、系列化的规划和设计具有指导意义。      

三星定位／DNS组合导航系统仿真研究

双星系统是我国建立起来的一种区域性定位系统．在双星定位系统上加上一颗地球同步卫星可组成三星定位系统，文章分析了三星定位系统的工作原理，并进一步研究、仿真了三星(双星和它的一颗备份星)定位系统与DNS构成的组合导航系统，仿真结果表明了该组合系统不但能有效地提高定位精度，同时还能提供高精度的航向数据，对双星定位系统的推广应用有重要的理论参考意义．     

基于模糊区的卫星导航空时测量技术研究

卫星导航可为用户提供高精度的时间和空间数据测量能力,实现高精度定位、授时及校频等应用。在无源定位模式下,信号传播路径和接收机特征漂移率低,伪距观测量具有一定的稳定性和边沿效应,接收机可基于模糊区特性来获得瞬时高精度的位移和时钟漂移估计。在对卫星导航伪距观测量误差分析的基础上,提出一种实现接收机高精度时空相对信息测量的误差补偿策略,采用多观测量降低或消除伪距相关误差量,并基于模糊区及其边沿效应进一步提高相对信息测量的精度和稳定性。仿真分析了动态条件下的位移和时钟漂移测量精度,相关结果表明,基于模糊区稳定性及其边沿效应可提高接收机定位和时间相对信息的测量精度。     

授时GPS在广域多点定位系统中的应用

阐述了时钟同步在广域多点定位系统中的重要作用,并提出用基于全球定位系统的授时接收机来实现系统时间同步的设计思路.根据系统组成和系统精度要求,进行了系统误差分配,并分析得出系统对授时接收机的精度要求.通过一系列的试验对授时接收机的精度和系统精度进行测试可知,基于全球定位系统的授时接收机能够满足广域多点定位系统的时钟同步要求.     

移动站GNSS外弹道测量的时钟模型

深入分析了对GNSS外弹道测量定位起关键作用的时钟模型。从GNSS伪距单点定位机理和被动式测距体制这2个层面引出了目标接收机重建时钟模型的必要性和主要原因——利用模型计算伪距采样时间,给出了GNSS时钟钟差模型计算公式和GPST到定位绝对时间显示的转换公式,详细剖析了导航电文对GPST的表示方法。阐述了GNSS利用导航电文修正时钟模型和计算采样时间的全部过程及缩短首次定位时间的经验方法。     

北斗无源定位系统及其卡尔曼滤波分析

北斗卫星导航系统由于卫星数目有限,不能实现实时三维无源定位。文中提出利用铷钟作为北斗接收机内部时钟,进行无源定位的工程实现方案,该方案利用接收机测量的伪距信息以及数字高程来解算用户位置。介绍了北斗接收机连续定位原理、解算方法,并根据试飞数据分析了目前能达到的定位精度。     

无源北斗3星/惯导组合导航数据融合算法研究

本文针对北斗卫星定位系统和惯性导航系统设计组合导航卡尔曼滤波定位算法,引入前后滤波伪距之差作为观测量是本文的一个创新.文中首先对组合导航系统的定位精度进行了分析,然后基于提出的滤波定位模型和高稳定度的用户时钟,结合北斗系统的热备份星,在三星共视下实现了对惯导的闭环反馈校正设计,提高了滤波的稳定性,使的滤波后定位精度得到提高.三星闭环反馈校正设计也是本文第一次尝试.最后通过仿真说明引入前后滤波伪距之差观测量可以将钟差由不可估计变为可估计,改善了组合系统的稳定性,也通过仿真说明本文三星闭环反馈校正设计的可行性.     

GPS双频接收机单点定位算法研究

为了提高单点定位的精度,利用GPS双频接收机接收到的双频码伪距和相位伪距测量值进行组合,消除了卫星钟差、接收机钟差、电离层延迟和对流层延迟等误差因素,求出了双频的整周模糊度,并对周跳进行了探测和修复,应用消除了电离层效应的相位伪距值对码伪距进行了平滑,得到了更高精度的伪距值,进而求出接收机坐标.最后,进行了实例分析,理论值与测站的标准坐标值进行了比较,精度较高,并且具有很好的稳定性.     

基于北斗RDSS的GPS区域差分技术

本文提出了一种基于北斗RDSS的GPS区域差分技术的实现方案,该方案克服了差分GPS技术受到参考站和用户站之间距离的限制。本系统中基准型GPS接收机伪距修正数的计算、用户接收机导航解算所需的卫星星历数据、时间数据、伪距信息和伪距修正数的提取以及差分算法实现和接收机定位算法全部在DSP＋FPGA中实现。通过试验数据分析比较可见,采用基于北斗RDSS的GPS区域差分技术,对GPS导航定位精度有明显提高,该技术为未来实现高精度GPS导航定位有一定的参考价值。     

无源北斗/捷联惯导(SINS)紧组合导航技术的应用研究

针对北斗系统有源定位方式保密性差、用户数目有限,不能提供连续的位置、速度、姿态信息的问题,提出利用北斗系统3颗地球静止卫星的载波相位时间差分信息,与车载捷联惯导(SINS)构成紧组合导航系统,通过扩展卡尔曼滤波器估计并修正惯导系统的速度误差;引入载体的侧向和天向速度约束,改善了速度估计精度;结合北斗系统的伪距信息,消除了长航时条件下位置误差的积累;推导了滤波器观测方程,对组合导航滤波器进行了设计;通过车载实验进行了验证,实验结果表明,速度误差和位置误差的积累受到了有效地抑制,精度满足陆地战车导航的要求.     

一种低成本的SINS/GPS紧密组合导航

针对高速、高机动弹道导弹中捷联惯性导航系统/全球卫星定位系统(SINS/GPS)紧密组合导航系统在信息融合时,存在由于接收机时钟差引起量测信息值突变及量测数据时间同步的问题,提出了一种伪距差分的方法,能有效消除量测值的突变,保证滤波器收敛。在此基础上,采用多项式拟合外推的方法达到了时间同步精度要求。最后对改进后的系统进行静态和动态跑车实验,实验结果表明,该系统的水平位置精度达到了10 m,速度精度达到了0.2 m/s,提高了系统的导航精度,验证了该方法的有效性。     

考虑钟差修正的脉冲星与多普勒差分组合导航

为了提高导航系统长时间航行的导航精度和钟差修正能力, 提出了一种钟差修正的X射线脉冲星与多普勒差分组合导航方法.X射线脉冲星导航(X-ray pulsar navigation, XPNAV)使用脉冲到达时间作为导航量测量, 多普勒差分导航测量两个时刻航天器相对于太阳的多普勒速度, 并将两个多普勒速度的差值作为导航的量测量, 这里采用两个多普勒速度的差值可避免多普勒速度偏差; 在此基础上, 将星载时钟钟差增广为新的状态变量, 建立组合导航系统, 使用联邦无迹卡尔曼滤波器(unscented Kalman filter, UKF)融合导航信息.仿真结果表明, 该方法可以抑制多普勒速度偏差对导航的影响, 控制星载时钟钟差, 并提供更高的导航估计精度.     

Intra-chip wireless interconnect for clock distribution implementedwith integrated antennas, receivers, and transmitters

A wireless interconnect system which transmits and receives RF signals across a chip using integrated antennas, receivers, and transmitters is proposed and demonstrated. The transmitter consists of a voltage-controlled oscillator, an output amplifier, and an antenna, while the receiver consists of an antenna, a low-noise amplifier, a frequency divider, and buffers. Using a 0.18-μm CMOS technology, each of these individual circuits is demonstrated at 15 GHz. Wireless interconnection for clock distribution is then demonstrated in two stages. First, a wireless transmitter with integrated antenna generates and broadcasts a 15-GHz global clock signal across a 5.6-mm test chip, and this signal is detected using receiving antennas. Second, a wireless clock receiver with an integrated antenna detects a 15-GHz global clock signal supplied to an on-chip transmitting antenna located 5.6 mm away from the receiver, and generates a 1.875-GHz local clock signal. This is the first known demonstration of an on-chip clock transmitter with an integrated antenna and the second demonstration of a clock receiver with an integrated antenna, where the receiver's frequency and interconnection distance have approximately been doubled over previous results     

火箭弹MEMS陀螺捷联惯导系统

火箭弹正朝着远程化、精确制导化方向发展,制导装置是其中的核心.该文采用微机电系统(MEMS)陀螺、石英挠性加速度计、高动态GPS接收机、高速导航计算机等硬件及捷联惯性导航和卡尔曼滤波算法,研制了小型捷联惯性/GPS组合导航系统.该组合导航系统具有体积小,精度高,成本低等特点,试验表明该惯导系统可以满足增程火箭弹制导要求.     

Real-Time Receiver Clock Jump Detection for Code Absolute Positioning with Kalman Filter

In global navigation satellite systems (GNSS) navigation the receiver and satellite clocks play a key role. The receivers are usually equipped with inaccurate quartz clocks, which experiment large drift relative to system time and consequently offset growing very fast; receiver manufactures bound the magnitude of the receiver clock offset to prevent it becomes too large and the actual bounding procedures vary from one manufacturer to another. The most common approach consists of introducing discrete jumps when the offset exceeds a threshold (usually 1 ms). This method is common in low-cost GNSS receivers and influences several applications as differential positioning, cycle-slip detection, precise point positioning technique, absolute positioning with Kalman filter. In this work some techniques to detect and account for millisecond clock jump, suitable for code positioning of a single receiver with Kalman filter, are proposed. Two deterministic algorithms to detect receiver clock jumps are shown: in measurement and parameter domain. The technique in measurement domain uses current pseudorange measurements compared with pseudorange and Doppler measurements at previous epoch; the technique in parameter domain compares current and previous least squares estimations of receiver clock bias, considering the clock drift. Two different approaches are described to account for the clock jumps, once detected, a deterministic one, consisting of fixing the pseudorange discontinuities, and a statistic one, consisting of suitably varying the Kalman filter settings. A static GNSS data set is processed with and without the proposed algorithms to demonstrate their efficiency.     

G NSS／INS 组合导航接收机技术

全球导航卫星系统（GNSS ）的一个非常重要的应用是与惯性导航系统（INS ）进行组合导航。介绍了GNSS／INS组合导航接收机的工作原理,对接收机的关键技术进行了重点分析,并对其应用前景进行了展望。     

北斗卫星授时接收机的设计与实现

针对北斗卫星导航系统的时钟高稳特性,研究了高精度、低成本授时接收机的设计和实现方法。介绍了授时接收机从北斗卫星提取授时时标的设计方案,对方案中各部分做了功能分析。对产生授时时标中的关键环节、本地时钟的选择、本地时钟钟差的处理、卫星位置偏差的处理和授时时标合成策略进行了阐述。给出了授时系统的测试方法,分析了性能指标,测试结果表明能够达到优于100ns(1σ)的授时精度。