有色观测噪声下的自适应 UKF 在北斗多路径误差削弱中的研究

针对由环境复杂性而造成的北斗多路径误差不能有效削弱的问题, 提出了一种基于新的误差模型下的自适应无迹卡 尔曼滤波(UKF)方法。 该方法首先利用量测状态扩增法来解决量测噪声为有色噪声的问题,再用改进的 Sage-Husa 自适应 UKF 来动态估计系统噪声和量测噪声,从而解决噪声统计特性未定造成的误差削弱效果不明显的情况。 实验结果表明在有色 观测噪声下的改进 Sage-Husa 自适应 UKF 算法相比于传统 UKF,能够将多路径误差削弱近 60%,该方法在针对北斗定位中由于 多路径误差产生的噪声不可知的情况具有很强的适用性。     

小波变换组合双线性插值法在北斗周跳中的应用

针对北斗卫星导航系统中双差观测序列的周跳问题,提出了一种小波变换组合滑动窗口的双线性插值法。 该方法利用 小波变换对载波相位双差检测序列进行尺度分解,提取高频系数,得到周跳处高频系数的奇异值,再利用滑动窗口双线性插值 法对奇异值进行替换,通过系数重构,能够较好地修复周跳。 实验利用该方法同时修复第 1、2 层高频系数和只修复第 1 层高频 系数进行修复结果对比,结果表明同时修复第 1、2 层高频系数次数更少,修复效率更高。     

小波变换法在姿态解算中的应用

在惯性导航系统中,为提高陀螺仪的姿态测量精度,抑制低频噪声的影响,提出采用小波变换法融合陀螺仪、加速度计数据解算姿态角。首先将陀螺仪采集的数据进行2层小波分解,剔除低频分量和不稳定的信号,并和高频分量重构,得到滤波后的陀螺仪数据。然后利用加速度计采集的数据解算姿态角,用来不断迭代初始四元数,由初始四元数求出重力向量,再由重力向量叉积求出误差,并作PID控制来修正陀螺仪的角度。最后把修正和滤波后的陀螺仪数据用龙格库塔法计算新的四元数,用该四元数进行负增益调节,最终解算出精确的姿态角。仿真结果表明,解算姿态角的精度提高了80%,可以有效地抑制低频噪声,更加精确地计算姿态角,从而进一步提高导航系统的定位精度。     

测发控系统前置测控软件热备冗余研究

前置测控软件是运载火箭地面测发控系统中的重要组成部分,主要负责试验和发射中运载火箭的地面部分数据的采集和显示以及控制,具有实时性强、可靠性高、数据量大和接口关系复杂等特性;针对目前航天发射呈现任务高密度常态化,试验次数增多,对前置测控软件的可靠性需求提高的问题,研究了基于心跳信号的热备冗余系统,通过设置主备两份软件以及互相之间心跳信号通信的方式,在主份软件故障情况下,可实现软件冗余系统自主切换,提升了在试验过程中前置测控软件和地面测发控软件系统的整体可靠性,保证了软件在运载火箭在测试和发射试验中的稳定性,为未来运载火箭地面测发控系统软件可靠性研究提供了思路;     

改进的自适应卡尔曼滤波在北斗伪距单点定位中的研究

针对加权最小二乘法定位精度不高,卡尔曼滤波对初始位置敏感以及噪声协方差固定不变的缺点,提出了一种将加权 最小二乘法和改进的卡尔曼滤波相结合的伪距单点定位解算方法。 该方法首先利用加权最小二乘法解算出接收机初始位置, 然后将该位置作为改进的自适应卡尔曼滤波的初始值,再建立动力学模型来进行滤波。 实验结果表明基于移动窗口协方差估 计的自适应卡尔曼滤波相比于传统卡尔曼滤波,能将单点定位精度提高 50%,收敛速度也提高了 90%。 该算法可以用在对精 度要求不高的民用导航和定位中。     

小波变换法在姿态解算中的应用

在惯性导航系统中,为提高陀螺仪的姿态测量精度,抑制低频噪声的影响,提出采用小波变换法融合陀螺仪、加速度计数据解算姿态角。首先将陀螺仪采集的数据进行2层小波分解,剔除低频分量和不稳定的信号,并和高频分量重构,得到滤波后的陀螺仪数据。然后利用加速度计采集的数据解算姿态角,用来不断迭代初始四元数,由初始四元数求出重力向量,再由重力向量叉积求出误差,并作PID控制来修正陀螺仪的角度。最后把修正和滤波后的陀螺仪数据用龙格库塔法计算新的四元数,用该四元数进行负增益调节,最终解算出精确的姿态角。仿真结果表明,解算姿态角的精度提高了80%,可以有效地抑制低频噪声,更加精确地计算姿态角,从而进一步提高导航系统的定位精度。     

Lagrange 插值定理辅助小波变换法在周跳探测中的应用

在北斗导航定位领域,为获得准确的载波相位观测数据,必须对载波相位观测中出现的周跳现象进行有效探测和修复。 首先构造了单差、双差检测量,利用小波变换对单差、双差检测序列进行三尺度分解,同时提取高频系数和低频系数,从高频系 数奇异值可以观察出明显的周跳,然后通过 Lagrange 线性插值法对高频系数奇异值进行替换,将替换后的高频系数和低频系数 进行重构。 最后将重构信号与原始信号相减,可以获得周跳差值,利用该值对周跳进行一层一层的修复。 实验选择了 200 个无 周跳历元,在 100 历元处加入不同周跳,仿真结果发现该方法可以对 0. 5 周以上的周跳进行有效地探测和修复。