SINS/GPS超紧致组合导航系统设计及分析

在GPS软件接收机和SINS辅助GPS跟踪技术的基础上,提出了一种SINS/GPS超紧致组合导航方案。该超紧致方案在GPS软件接收机的捕获环节中加入了基于相位估计的精细捕获算法,从而提高了频率捕获精度,省略了频率跟踪牵引过程;在信号跟踪环节中,利用SINS位置、速度信息与卫星参数,求取接收机与卫星之间的径向距离和径向距离率,为码环、载波环提供辅助,从而降低了载体动态变化对跟踪环的影响,提高了跟踪环的动态跟踪性能;同时,降低载波环噪声带宽,减小码环相关间隔,从而提高了载波环和码环的跟踪精度。     

GPS软件接收机相关技术研究

随着卫星导航接收机的发展,软件定义的接收机因其设计的灵活性成为下一代导航接收机的发展趋势。研究了基于GPS软件接收机结构方案;采用基于FFT的并行码相位搜索算法处理卫星信号的捕获问题;分析基本锁相环的原理,并设计可用于软件接收机的码跟踪环和载波跟踪环;根据GPS完好性的要求,设计GPS自主监测算法。实验表明,所设计的软件接收机能较好地对卫星信号进行捕获,可准确跟踪含有多普勒频移的载波,并能正确解调出导航数据,同时可对接收机的完好性进行监测。     

基于载波锁频锁相联合跟踪的数字中频接收机环路设计

介绍了接收卫星信号的数字中频接收机载波同步跟踪关键技术,针对高机动环境下载波同步需要解决的捕获带宽、捕获速度与跟踪精度的矛盾,综合利用了传统数字锁频环路(DFLL)和数字锁相环路(DPLL)的优点,设计了一种适合高机动环境下数字中频接收机的锁频联合锁相环工作的环路方案。并利用计算机仿真分析结果,证明了该方案的可行性和优越性,为ADC+FPGA+DSP框架下卫星信号数字中频接收机软硬件实现提供了设计依据。     

一种GPS软件接收机的同步算法研究与仿真

空间卫星的高速运动、钟差、GPS接收机应用平台的高动态性是影响信号同步的主要因素。为了积极应对这些因素对系统同步带来的挑战,实现对导航电文准确、快速解调的目的。文中基于对圆周捕获算法、非相干全时间超前-滞后码跟踪环及Costas载波跟踪环工作机理深入研究的基础上,提出了一种GPS软件接收机的同步算法,并通过仿真验证了该算法的有效性、合理性,从而为今后我国发展多种类GPS接收机应用平台提供现实依据。     

GPS接收机跟踪环的抗干扰性能研究与分析

在复杂的电磁环境下,GPS接收机跟踪环容易受到外界的干扰而发生失锁,从而无法正常进行导航电文的解调和定位解算。本文定量分析了外界干扰对GPS接收机跟踪环路性能的影响。在给出了载波跟踪环和C／A码跟踪环测量误差的基础上,研究了环路参数与载噪比跟踪门限之间的关系;通过建立干扰信号链路模型,定量分析了不同类型的干扰功率对跟踪...     

基于延迟与累积结构的伽利略信号快捕方案

伽利略接收机的捕获速度是决定其能否应用于高动态环境的关键指标之一.基于延迟、累积捕获结构,提出了一种高动态Galileo卫星信号快捕方案.首先采用延迟、累积捕获结构寻找各颗卫星的BOC码起始点;然后对处理后的混频信号进行频谱分析,实现各卫星多普勒成分的分离、估计.该方案将传统的二维捕获过程简化为两个一维搜索过程,提高了捕获速度和接收机的动态适应能力.通过对模拟信号进行仿真实验,验证了该捕获方案的有效性.     

一种数字化DS/BPSK接收机的设计方案

介绍一种新型DS／BPSK(Direct Spread／Binary Phase ShiftKey)接收机的设计方案。该接收机以DSP为核心，应用FPGA电路实现模块化设计，技术上采用基于快速傅里叶变换(FFT)的并行伪码快速捕获方式，AFC频率跟踪．科斯特环载波相位跟踪及延迟锁定环码跟踪等方式，可通过软件算法灵活实现。该接收机具有实时性强，及软件接口灵活的特点，可有效地应用于低信噪比的基于码分多士的测控系统中。     

基于软件接收机的伽利略信号采集与处理系统

伽利略卫星导航系统引入二进制偏移载波调制技术,有效解决了导航信号间互干扰问题,实现频谱资源的有效利用,提高了定位精度并减小多径误差。但是,由于可用卫星少,伽利略卫星导航接收机仍处于研制阶段,没有成熟的信号处理平台。为了研究伽利略信号的新特性,基于软件无线电技术搭建了信号采集与处理系统。射频信号经过射频滤波、放大、下变频、中频滤波、模数采样后得到中频数据。基于Matlab平台搭建软件接收机,实现信号捕获和跟踪。该平台的优点是能够处理所有频点的伽利略信号,仅以E1频点导频信号为例开展研究。实验中通过采集开放天空卫星信号,成功实现了信号捕获和跟踪,验证了伽利略信号采集与处理系统的有效性。     

GPS系统仿真和软件GPS接收机的研究

文中介绍了由MATLAB实现的GPS系统仿真和软件GPS接收机的研究.GPS系统仿真包括对GPS卫星轨道、GPS测距码(CA码)及其扩频传输、电离层和对流层导致的噪声、GPS信号的捕获和跟踪过程等各个关键环节的仿真;软件GPS接收机由现有实验室器件构成,能根据存贮的数字化GPS信号进行非实时定位.     

基于IFLL跟踪技术的INS/GNSS紧组合算法

为了提高复杂电磁环境下的GNSS抗干扰能力,针对低成本制导武器的特点,提出了一种基于INS辅助二阶锁频环跟踪技术的INS/GNSS紧组合算法。该算法采用紧组合结果估计载体的多普勒频率及二阶锁频环估计的残余多普勒频率,控制载波和码发生器,以降低动态应力对跟踪环路的影响。建立了紧组合滤波模型,给出了实现方法。仿真结果表明,在高动态干扰环境下该算法可跟踪载噪比为18 dB-Hz的GPS L1 C/A卫星信号,比传统高动态接收机的抗干扰能力提高了约9 dB。     

一种基于矢量跟踪的GPS/INS 深耦合跟踪环路设计

针对 GPS 与 INS 两路数据更新频率不一致的问题,提出一种基于矢量跟踪的 GPS/INS 深耦合跟踪环路设计方法.利用滤波外推与CIC滤波相结合的方法,将误差修正后惯导信息回馈到各矢量信号跟踪信道,以调控伪码和载波数控振荡器(controlled oscillator,NCO),实现了跟踪环路的闭合,最终建立起了两路相互独立数据之间相互辅助、相互修正的关系.仿真实验结果表明,设计的GPS/INS深耦合跟踪环路能实现低载噪比和高动态信号的跟踪.     

差分GPS/SINS超紧组合在线标定与误差补偿方案设计

为了进一步提高GPS/SINS超紧组合系统的导航和误差标定精度,设计了一种基于载波相位差分的GPS/SINS超紧组合导航系统方案。一方面,超紧组合通过SINS对GPS跟踪环路的辅助,可以降低载波环路噪声带宽,减小码相关间隔,提高载波环和码环的跟踪精度;另一方面,载波相位提供高精度量测信息作为组合导航观测量,能够准确标定和补偿IMU常值误差,进一步提高了组合系统的导航精度。     

低信噪比环境下的高精度伪码引信设计和分析

在分析普通伪码(PN)引信设计原理的基础上，提出了基于跟踪环路的伪码引信的设计原理和思路，并对码跟踪环的性能进行了推导和分析。详细分析了系统的性能，由仿真和分析可知该系统具有很高的定距精度(1σ定距误差小于0.1 m)，且具有低信噪比(SNR)工作能力，即具有低的发现和截获概率。该方案非常适合通过数字化器件用软件方法实现，增加了系统设计的灵活性和可重复性。     

基于动态逆的复合控制导弹H∞最优输出跟踪控制

针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。     

军用运输车辆高精度定位导航研究

针对军用车辆导航应用的高可靠、抗干扰、低成本需求,设计以北斗(Beidou navigation satellite system, BDS)与惯导(inertial navigation system,INS)松组合为核心,融合地图匹配、车辆运动信息辅助等方法的高精度定位 导航方案。分析车载BDS/INS 松组合信息融合过程和方法及车载里程计/捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)补偿组合算法,并基于此定位导航方案进行仿真分析,研制导航定位模组并进行道路测试。仿真和道 路测试结果验证了该定位导航系统的有效性。     

基于反步法和非线性动态逆的无人机三维航路跟踪制导控制

为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律;在控制内环,以非线性动态逆理论和奇异摄动理论为基础,设计由机动指令生成器、角度转换器、慢回路姿态控制器和快回路角速度控制器所组成的飞行控制模块,对制导外环给出的制导指令进行快速精确地跟踪。基于Lyapunov稳定性理论证明了无人机航路跟踪制导控制方法的稳定性。通过对比分析无人机6自由度模型下的三维航路跟踪仿真,说明所提出的制导控制方法能够使得无人机精确地跟踪参考航路,从而验证了该方法的有效性、合理性。     

四框架稳定跟踪平台原理样机设计与实现

为稳定并改造跟踪平台的性能,针对现有文献侧重于理论研究的问题,构建机载四框架稳定跟踪平台的原理样机。以某型号机载四框架稳定跟踪平台项目为研究对象,介绍平台的机械系统和电气控制系统,设计伺服控制回路和自动跟踪控制回路,并给出相应的控制策略。试验结果表明:该设计理论分析正确,控制系统合理。     

UAV 组合导航半物理仿真系统设计与研究

为了验证GNSS／MLS／VNS／INS／RA构成的UAV五组合导航系统的航电综合、导航解算算法以及飞行控制律性能,设计了集机载导航传感器实物、物理效应器、飞行仿真系统、无人机地面站模拟系统、试验总控评估系统、视景与展示系统等的UAV导航与控制半物理仿真试验系统平台。平台能够考核组合导航系统的性能和功能。     

障碍物环境下的多AUV主从式编队控制

针对当环境中存在障碍物时,Leader-Follower编队控制中的Follower可能会与障碍物相撞的问题,提出了一种障碍物环境下的多自主水下航行器（AUV）主从式编队控制方法。首先,提出了一种通过改变AUV编队目标点的避障方法,并对其进行数学模型的建立和解析。然后,在Leader-Follower编队控制中,基于级联方法,研究了欠驱动AUV的编队控制问题。将Follower跟踪系统分解为相互级联的位置跟踪系统和航向角跟踪系统,推导出保证系统全局一致渐近稳定的控制参数。仿真结果表明,该方法具有良好的避障和编队控制效果,控制设计可以保证闭环系统渐近稳定,是有效的和可行的。     

基于可编程多轴控制器的三轴转台控制系统

基于可编程多轴控制器(PMAC)的三轴实验转台闭环控制系统由转台、PMAC、驱动器、执行器和检测装置等组成.倾角传感器测量载体的X、Y轴摇摆角度为位置环,光电编码器作速度环,转台搜索、跟踪由Z轴实现.转台水平稳定、方位轴搜索、跟踪等控制程序用PMAC语言编写.系统PID参数调整按先比例、后积分、再微分的顺序采用凑试法由小到大整定.