BD/SINS紧组合导航及时钟误差处理算法

远距空空导弹飞行时间长,纯惯性导航难以满足高精度要求,而卫星定位/捷联惯性组合导航是解决此难题的一种有效方式,因此,采用基于伪距/伪距率的北斗/捷联惯性组合导航算法,该导航算法使用限定增益Kalman滤波器,对接收机钟差做了特殊处理,使得滤波结果不受钟差影响。仿真表明,该北斗/捷联惯性组合导航算法有较高的导航精度。     

自适应Kalman滤波在光纤陀螺SINS/GNSS紧组合导航中的应用

为了提高光纤陀螺捷联惯性导航系统（SINS）和全球卫星导航系统（GNSS）的组合导航精度和系统稳定性,设计了基于伪距、伪距率的紧组合导航系统模型。针对光纤陀螺的白噪声特点,以及误差不稳定性导致无法精确建模,将残差引入误差方差阵的估计中,提出了一种改进的自适应卡尔曼滤波方法。采用改进的自适应卡尔曼滤波方法滤波得到导航参数的最优估计,然后对系统进行反馈补偿校正,抑制了滤波发散问题,提高了系统的稳定性。稳态测试试验结果表明:设计的光纤陀螺SINS/GNSS 紧组合导航系统具有较好的鲁棒性;在三颗卫星的条件下,系统能够在短期内保持较高的导航精度,验证紧组合导航的优越性。     

一种基于载波相位时间差分的惯性/卫星组合方法

传统的惯性/卫星紧耦合组合导航系统使用卫星伪距/伪距率作为量测，卫星伪距率一般可以提供厘米/秒级精度的速度信息；而载波相位时间差分观测量可以达到毫米级精度且无需参考接收机。本文分析了载波相位时间差分的原理，并将其应用到惯性/卫星组合导航系统中；在滤波器的设计中使用状态延迟滤波法处理载波相位时间差分观测量，使惯性/卫星组合导航系统达到了较高的速度精度。     

基于RFR辅助的因子图组合导航算法

针对在INS/GNSS组合导航系统中,由GNSS自身故障或外部环境遮挡造成的信号缺失问题,提出了一种利用随机森林回归辅助因子图的组合导航算法。首先,采用因子图算法对惯性导航系统、全球导航卫星系统进行建模,搭建了INS/GNSS组合导航的因子图模型。其次,引入随机森林理论搭建随机森林,并在GNSS信号有效时进行训练,模拟卫星导航失效时的GNSS信号输出值。最后设计了仿真实验,结果表明：改进的因子图算法相比联邦卡尔曼滤波算法在导航精度上有了10%～15%不等的提升,同时,所提出的随机森林回归辅助因子图算法在GNSS信号丢失的情况下仍能保持较高精度。     

一种简化的车载自适应组合导航算法

为解决复杂路况下车载组合导航系统存在的卫星导航系统信号衰弱、断续导致信号观测性差和组合滤波器稳定性下降甚至发散等问题,采用了一种简化的、易于工程实际应用的车载自适应组合导航算法,利用数据检测方法对卫导原始观测数据进行评估,根据评估结果构造自适应滤波因子,实时更新滤波器量测噪声协方差阵,提高滤波器对观测信息变化的适应能力。通过实际动态跑车试验,表明这种简化的自适应组合导航算法在卫导信号断续情况下,仍能保证3 m(RMS)的定位精度、0.04 m/s(RMS)的测速精度,较常规Kalman滤波定位精度提高近30%,测速精度提高达70%,能满足城市、山区等恶劣场景下车载导航的需求。     

基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法

针对现有卫星导航接收机在隧道内无法有效定位的问题,提出了基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法。通过建立信号传播模型,在隧道两端模拟位于隧道延长方向的低仰角卫星的导航信号,发出后在隧道内接收解算,实现定位。同时,使用信号时延控制方法对伪距误差进行预补偿。经过硬件系统的实验分析,验证了其在隧道内的定位能力,仿真实验结果表明系统定位精度满足大部分隧道需求。     

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.     

基于UKF的GPS／MIMU组合导航滤波算法研究

高精度的导航定位是无人机研究中所面临的主要挑战之一。采用GPS／MIMU组合导航是目前主流的导航模式。当前实现GPS／MIMU组合导航的技术主要是卡尔曼滤波。文中将UKF（Unscented Kalman Filter）滤波技术应用于组合导航,建立系统的状态与观测量的非线性模型,在给定初始值和噪声方差阵的情况下进行了仿真。数值仿真表明所设计的卡尔曼滤波器可行,该方法能很好地改善滤波效果,提高了估计精度,同时减小了计算量。     

一种基于卡尔曼滤波处理的北斗卫星无源组合导航自适应野值剔除方法

在组合卫星导航定位中,由于导航接收机存在各种噪声和干扰,使得伪距出现较大的变动,直接导致定位结果出现野值。本文在卡尔曼滤波技术的基础上,提出了一种自适应野值剔除方法,对动态数据野值判断、识别与剔除,有效地抑制卫星导航中动态数据中的野值对滤波的影响。     

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。     

GPS/DR组合导航性能增强技术

为了提高全球定位系统(GPS)信号短时中断时地面车辆自主导航精确度,提出了GPS信号中断时采用车辆不完全约束条件和里程仪速度信息作为量测,辅助惯性导航系统实现车辆航位推算(DR)自主导航的方案;推导了该方案的GPS/DR组合导航的卡尔曼滤波方程;并进行了计算机仿真研究和地面车载试验,结果显示GPS信号中断90 s,DR自主导航误差为20 m,能够满足部分地面车辆短时高精确度自主定位要求。     

惯性系下GPS/SINS紧组合导航算法研究

针对新一代远程空空导弹的特点,研究了在导弹发射惯性坐标系下,基于伪距/伪距率的GPS/SINS紧组合导航算法,推导了该坐标系下的惯导一阶误差传播方程,建立了该坐标系下GPS/SINS组合导航系统的状态方程和量测方程,并进行了相关数学仿真验证。仿真结果表明,在该坐标系中GPS/SINS紧组合导航算法有较高的导航精度。     

面向紧耦合导航的伪距/伪距率高精度快速算法

INS/GPS紧耦合导航中将卫星伪距、伪距率作为观测量,而伪距、伪距率中的误差影响了组合导航系统的输出精度,其运算量大,制约了紧耦合导航系统数据率的提高。文中通过实测数据探讨了紧耦合导航中伪距、伪距率的误差来源,并使用相对伪距、伪距率消除其中的接收机误差项。在此基础上提出利用Hermit分段3次插值法实现对卫星位置的快速解算,得到一种面向紧耦合导航的伪距、伪距率高精度快速估计算法。实验结果表明,该算法有效提高了伪距、伪距率的计算精度与速度。     

MEMS-INS/GPS双星组合定位方法研究

提出了一种 GPS 不足 4 颗星情况下的双星组合定位方法。利用微机械惯导系统短时间自主导航定位的优良特性,建立双星组合定位的误差方程,同时利用 GPS 导航系统自身的卫星测量信息,设计双星组合定位导航系统的卡尔曼滤波器来实现微机械惯导和 GPS 卫星信息的最优融合。通过微机械惯导和 GPS 的信息融合,实现 GPS 在 2 颗卫星情况下的组合定位。实验结果表明,在 GPS 卫星导航收星条件差的情况下,双星组合导航具有较好的定位精度。     

一种新型GPS/DR组合导航系统

利用三个陀螺仪和一个里程计提出一种新型GPS/DR组合导航系统。首先推导了这种组合导航系统的状态方程,然后给出了松组合方式的滤波方程。最后用实测算例对这种新型组合导航系统进行了验证,结果表明,相比于SINS系统、传统的DR系统,这种DR系统在车载系统应用中具有更好的优势;而且这种组合导航系统能够很好地提高单一导航系统的导航精度。     

北斗三号卫星伪距测量误差特征分析

随着卫星导航系统广播星历和钟差参数的精度提升,下行导航信号伪距测量误差对于用户定位授时精度的提升益发显著。由于独特的卫星星座和系统体制,北斗二号卫星伪距测量与仰角呈现线性相关的变化特征,且幅度显著于 GPS 卫星,是北斗二号服务性能提升的关键瓶颈。 随着北斗三号系统的建设,空间星座逐步以 MEO 卫星为主。本文利用 iGMAS 公开数据全面评估北斗卫星下行伪距测量的多路径误差特征,结果表明,北斗三号卫星伪距多路径误差随仰角变化的趋势已得到明显改善,峰峰值为±1m,分布较为随机,与 GPS 卫星特征类似。     

正逆向滤波在惯性卫星组合导航中的应用

为满足高性能惯性/全球卫星导航系统(GPS)组合导航的要求,进一步提高卡尔曼滤波算法在组合导航定位中的解算精度,考虑利用逆向数据处理和加权平滑的融合算法,提出一种正逆向融合的卡尔曼滤波算法应用于惯性/GPS的松组合导航中。分析了正逆向融合的卡尔曼滤波算法的解算方法,并与普通正向卡尔曼滤波算法做出比较。实验部分采用车载传感器采集的实测数据,通过对两种方法解算结果的误差分析,表明了正逆向融合的滤波算法在定位精度方面优于传统正向滤波算法。     

GPS与DTMB组合定位系统的改进选星算法研究

针对GPS卫星信号在楼群密集的城市和室内存在定位盲区而无法单独完成定位的难题,提出GPS-DTMB组合导航定位方法。在多源信号组合导航定位系统中,为了解决导航定位精度与运算复杂度间的矛盾,研究改进的加权行列式选星算法在GPS与DTMB组合定位系统中的可行性,与传统最小GDOP选星算法相比较,改进的选星算法具有运算复杂度低、计算消耗时间短的优点,并且对比分析在不同的组合卫星数目中,该算法与直接利用传统最小GDOP选星算法相比较的偏差大小,仿真表明,在15种组合卫星中,偏差小于0.1的概率在90%左右,能够得到满意的性能,证明了此方法的实用性。     

多基站GPS差分定位在航标遥测遥控中应用

为了提高航标遥测遥控系统中GPS单频伪距定位精度,提出多基站GPS差分伪距定位方法。该方法以单基站定位为基础,先通过单基站伪距改正数消除对流层、电离层的影响,再根据基站与测量站之间的距离关系建立基于距离的线性内插模型,从而得到综合改正数。利用综合改正数修正测量站的数据,提高了定位精度。实验结果表明,此方法能够有效地减少基站与测量站之间距离带来的误差,大大提高了航标遥测遥控的定位精度。     

BDS/GPS组合导航RAIM可用性分析

采用RINEX数据实验比较了北斗卫星导航系统(BDS)和全球定位系统(GPS)电离层Klobuchar模型在BDS/GPS组合导航中的性能。选择相对较优的电离层模型分析了基于卫星星座类型和卫星类型两种加权情况下,单一北斗、单一GPS与BDS/GPS组合导航系统在非精密进近(NPA)阶段和一类垂直引导进近(APVⅠ)阶段的RAIM可用性。实验表明,在BDS/GPS组合导航中,BDS的Klobuchar模型在中国区域内能修正大量的电离层误差,相比于GPS的Klobuchar电离层模型,电离层延迟修正有0-3.4364 m左右的提高。对于两种加权RAIM算法,在NPA阶段,单一导航RAIM可用性为90%左右,BDS/GPS组合导航的RAIM可用性达到100%。而在APVⅠ阶段,单一导航不具备APVⅠ能力,组合导航APV I阶段RAIM可用性达到100%,具有提供APV I应用的能力。