GPS舰船定姿系统的研究

简述了利用GPS载波相位技术进行舰船定姿的原理,分析了舰船定姿的关键技术--整周模糊度求解的算法.采用2块Thales AC12具有载波相位原始数据输出的低成本接收板以及天线构成了实验的硬件装置,并完成了系统定姿解算的软件设计.通过对数据的处理与定姿算法的解算,获取载体的二维姿态角--航向角和俯仰角,并对解算结果的精度...     

GPS姿态测量中的可靠性理论研究

利用全球定位系统(GPS)的载波相位双差方程进行姿态测量能够获得高精度的定姿结果,但实际测量中必须对周跳进行检测.本文在线性模型的假设检验理论的基础上,推导了周跳的检测、识别、内部可靠性和外部可靠性的表达式,重点研究了发生在不同时刻的周跳和不同大小的周跳对初始基线分量、整周模糊度的浮点解、整周模糊度的固定解以及最终基线解和最终姿态角的影响,以及对基线各个分量求解所造成的偏差的上限,对于高可靠性姿态测量系统中周跳检测和修复具有重要意义.通过实际测试数据,进一步验证了本文基于周跳检测提出的可靠性理论.     

逆向求解整周模糊度的姿态测量方法

导航卫星载体姿态测量是航空、航天、航海和陆地导航中的关键问题。该文提出了一种逆向求解整周模糊度的载体姿态测量方法。基于相位双差观测方程构造适应度函数,采用进化算法搜索得到基线的初始姿态角,并由此求解出双差整周模糊度N,此后基于N实时计算基线姿态。该方法避开了直接搜索整周模糊度,可实现性好,同时又可以保证姿态解算的效率和稳定性。实验结果表明该方法不仅具有很高的测姿精度,而且在动态条件下具有良好的稳定性和动态性能。     

GPS载波相位测量数据的时间序列分析建模研究

整周模糊度与周跳是应用GPS载波相位测量数据进行高精度定位亟待解决的问题。本文采用时间序列分析理论对GPS载波相位测量数据进行分析,证明了测量数据的四次差分序列是平稳过程,建立了差分序列的数学模型,实现了载波相位测量值的预测。数据试验结果表明,利用该模型得到的载波相位预测值与实际测量值的误差不超过1周,取得了较为满意的效果。本文的研究为整周模糊度与周跳等问题的解决提供了新的思路,可以作为GPS高精度定位以及实时姿态测量等工程应用的参考。     

一种单频GPS反演误差改正方法研究

为了将单频GPS直接应用于土地调查（亚米级精度）等业务领域,用码／载波相位扩散技术减少电离层误差和反演卫星轨道误差方法来改善单频GPS的定位精度。本文详细讨论了影响GPS定位精度的电离层延迟和卫星轨道误差的特性,基于码／载波相位扩散技术,提出利用已知点的位置信息和观测值来反演卫星轨道误差的方法,从而提高GPS后续历元的定位精度。实验结果表明,该算法能明显提高单频GPS的定位精度,降低GPS调查系统成本,有效提高系统的灵活性。     

多项式拟合法在周跳探测中的研究与改进

针对北斗卫星定位系统(BDS)在载波相位观测中出现的周跳问题,建立改进的多项式拟合模型对载波相位观测中产生的周跳进行探测与修复。该方法采用3个接收机测得与同一颗卫星间的载波相位观测值,同时结合接收机与卫星间的载波相位测出两组单差值,利用一组单差值进行的多项式拟合可获得产生周跳的历元数,结合另一组单差值的多项式拟合可确定哪组载波相位发生周跳,最后对周跳进行修复。通过实验仿真发现,该方法不仅可以测得0.2以上的周跳,也可以测出0.2以上的周跳发生在哪组载波相关观测值中。     

基于选星算法的GPS载体姿态测量系统研究

传统的GPS载体姿态测量算法是利用全部可见卫星的测量信息进行姿态计算的,针对这一情况提出将选星算法应用于姿态测量过程的改进算法.首先依据参数的约束条件,确定选星数目为5,在解算方程组中,存在GDOP值随方向余弦矩阵的行列式绝对值的增大而总体趋势减小的关系,记录下能使方向余弦矩阵行列式绝对值最大的5组卫星组的行列式绝对值及其卫星标号,分别计算这5组卫星组的GDOP的值,GDOP值最小的即为选星结果.MATLAB仿真结果表明,改进的算法虽然在基线解算的精度上降低了一个数量级,基线误差由毫米级降低到厘米级,但是姿态角的解算精度与原算法相当,并且在程序运行时间方面提高了将近一倍.在工程应用中,对于载体的姿态解算在时间代价方面要求较高,因此,改进的算法有一定的优越性.     

多信息融合的定向测姿方法的研究

针对双GPS定位定向系统和MEMS惯性传感器在姿态解算及导航系统中所呈现出的优点与不足,本文先后对惯性导航系统的四元数算法,基于MARG传感器(三轴陀螺、三轴加速度计和三轴磁阻)的航姿解算方法以及结合惯性导航系统和双GPS系统的航姿解算方法进行研究,通过计算机仿真实验证明了3种方案的可行性,并得出进一步的结论:采用组合导航的方式,由双GPS部分、IMU部分和数据处理部分组成的基于惯性导航和双GPS的多信息融合的航姿系统,具备更好的预测精度和可靠性。     

非差运动学精密定轨伪距和相位加权分析

双频星载GPS非差运动学定轨法的定轨精度完全取决于观测数据的质量,单独利用伪距观测量会导致定轨精度低,单独利用载波相位观测量容易导致法方程奇异。对非差运动学精密定轨伪距和载波相位观测量加权进行了分析,在保证获取同单独采用载波相位观测量运动学定轨相当精度的条件下,提高了定轨运算的稳定性和解算速度。用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星2006年1月3日实测数据作为算例验证了该加权方法的有效性。GRACE卫星实测数据的仿真结果表明:伪距和载波相位观测量加权的非差运动学精密定轨,在R、T、N方向的定轨精度分别为3.93cm、3.19cm、3.34cm,三维位置精度为6.07cm。     

GPS/BDS/GLONASS三系统组合定位的先验权比研究

为满足多星座GNSS系统实时动态定位解算的需求,本文通过先验定权的方式,对GPS/BDS/GLONASS三系统在伪距单点定位和载波相位相对定位时合适的权比进行探索。基于北斗系统的现有星座条件,采集三系统的数据进行实验,实验结果表明:三系统组合定位时,伪距观测值的先验权比定为4:3:1,相位观测值权比定为4:3:3,能够得到比GPS单系统和GPS/BDS组合更优的定位结果。     

钙基吸收剂循环锻烧/碳酸化反应过程特性研究

在常压煅烧/碳酸化反应器系统上,研究随着循环反应次数N的变化操作条件对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化反应（CCR）吸收CO2过程中碳酸化转化率XN的影响规律,操作条件包括碳酸化温度TCAR、煅烧温度TCAL、颗粒粒径d等。给出了综合碳酸化转化率YN的定义,并用YN比较不同钙基吸收剂吸收CO2能力的大小。结果表明：TCAR为700℃时石灰石的XN最高,白云石则在650℃时XN最高,在650～700℃时白云石的XN远高于石灰石,但它们的YN相差不大;当TCAL超过1050℃时石灰石的XN急剧衰减,而白云石的XN则衰减程度不大,在高温煅烧时白云石的YN比石灰石更高;随粒径的增大,石灰石的XN逐渐减小,而白云石则存在最佳的粒径分布使XN最大,粒径的变化对石灰石的XN影响更大。随循环CCR反应次数的增加,石灰石煅烧产物的微观结构变化较大,而白云石则变化较小。     

多功能接口GPS接收系统研究

GPS全球定位系统(global positioning system)具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统.GPS以全天候、高精度等显著特点,在军用、民用、测绘等多种领域有着广泛应用.GPS卫星定位技术在民用领域有着非常广阔的前景,以多接口通用GPS接收系统为设计目标,对GPS接收技术,各种流行的接口技术,电源管理技术,抗干扰技术等作了多方面的研究.并做了实际的测试.成功开发了GARMIN GPS接收机的接口系统,尤其在红外线接口的设计中加入了抗PCB噪声和抗EMI的设计,使得红外数据传输更为稳定.电源管理方面也采用了先进的技术,使得仅一节干电池仍能持续供电数小时.     

输电线路新型电流差动保护的研究

提出一种新型数字式分相溻流纵差保护。它与现有电流纵差保护相比具有两个突出的特点：一是利用的时间传递以全新方式实现线路的同步采样;二是采用最新提出的故障分量瞬时值电流差动算法。保护在实现方式和动作性能上表现出明显的优生。文章概括介绍该保护的总体构成,重点讨论了基于ＧＰＳ的同步采样技术和新的差动算法;同时给出了算法的ＥＭＴＰ仿真结果和装置的动模试验结果。     

分数傅里叶变换在GNSS信号捕获中的应用

首先给出了分数傅里叶变换的数学模型并分析其相关性质,在此基础上,将分数傅里叶变换用于BPSK调制的GPS信号和BOC调制的信号的捕获当中,分析捕获结果与分数傅里叶变换角度的关系,实验证明分数傅里叶变换的角度取较小值时,存在模糊问题,取较大值时能正确捕获。因此GNSS信号捕获过程中,可以采用分数傅里叶变换,无需进行频域搜索,从而节省捕获时间。     

面向飞行器交会对接应用的载波相位差分技术研究

GNSS引导两飞行器交会对接的前提是实时可靠地估计相位模糊度。针对卫星和飞行器的高动态性所引发的频繁换星问题,提出一种实时递归相位模糊度估计方法。该算法能够有效处理失锁所造成的卫星起落现象,同时充分利用历史观测与当前观测方程中部分模糊度分量的关联性,使得模糊度估计的成功率对可见卫星数目的减少不敏感。为了验证该算法在空间飞行器对接中的精度和成功率,采用GPS模拟器仿真两飞行器近程导引段和最终逼近段的过程,应用新算法实时估计两飞行器间相对位置,精度达到亚厘米级水平,成功率在可见星数递减时依然渐进逼近100%。     

基于GPS的“滑行车”游艺机运行参数测量系统设计

游客在乘坐“滑行车”游艺机过程中,滑行车的运行参数是否正常直接影响游客的人身安全。该文设计了一套基于GPS定位数据的多基线测姿和载波相位动态差分测加速度的实时测量系统,给出了整个系统的实现流程。试验证明比传统的惯导系统具有更多的优点。     

多天线GPS定姿接收机设计与实现

卫星用于维持其长时间运转的能源主要来自于太阳能板,而为了保证太阳能板总是对着太阳,就必须知道卫星的姿态.本文介绍了一种用于低轨道卫星的GPS定姿接收机(ASR),ASR是一种多功能接收机,同时可用于卫星定位、测速、校时.ASR集成了3个GPS天线,应用多天线定姿测量的方法,完成对卫星姿态的测定.通过GP信号源的仿真验证,以及实际GPS信号的接收验证,达到了较高的定姿精度,此接收机完全可满足卫星的需求.