卫星导航高精度抗干扰算法研究

常用的自适应调零卫星导航抗干扰算法，可以对干扰进行很好的抑制，但自适应调零算法会对卫星信号的相位产生扭曲，导致抗干扰处理后的卫星信号无法用于高精度定位。研究数字多波束抗干扰算法，通过对卫星方向信号约束，达到在抗干扰的同时保证卫星信号相位稳定，实现高精度定位。该算法经分析和实际采样数据仿真验证，可实现强干扰条件下卫星导航高精度定位。     

基于UKF算法的编队卫星相对导航技术研究

航天器编队飞行协调工作,必须精确确定航天器之间的相对位置和相对速度,即进行编队飞行相对导航。文中应用载波相位差分GPS手段进行编队飞行卫星相对导航设计,采用UKF非线性滤波算法进行相对导航滤波器设计,从仿真结果可以看出此相对导航算法可以达到较高精度,具有实用价值。     

基于自适应EKF的相对导航算法研究

针对测距测角相对导航中测量噪声不可精确获知往往导致相对定位精度下降的问题,本文研究了基于自适应扩展卡尔曼滤波(EKF)的相对导航算法。利用泰勒级数展开对测量矩阵进行线性化处理,并利用自适应时变噪声估计方法对测量噪声方差阵进行动态估计,状态噪声方差阵通过惯导特性的先验值获得。仿真结果表明,基于自适应EKF的相对导航算法可获得高精度且连续平滑的相对定位信息,尤其在测量噪声发生变化时更是表现出良好的导航参数估计性能。     

一种新颖的无人机编队拓扑形成与信道接入机制

针对全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）高精度相对定位的无人机编队飞行应用中的信息交互与通信时延问题，首先优化设计了编队飞行网络拓扑，实现所有成员的信息交互且通信代价最小；其次，基于优化设计的网络，提出一种新的通信信道接入机制；最后对16机编队飞行场景进行了仿真分析，评估通信网络及相对定位性能。结果表明，编队成员端到端通信时延小于20 ms，且当通信与载波相位差分处理的总时延小于相对位置感知时间间隔时，相对位置感知精度可达到亚分米级，且感知误差与时延和载体运动状态相关。     

基于自适应衰减因子Kalman 滤波的GPS 相位平滑伪距算法

载波相位平滑伪距的主要目的是通过高精度的载波相位测量值作为辅助量,使伪距测量值中、大随机误差得以消减。针对GPS 伪距测量中未知时变的噪声,提出基于极大后验时变噪声统计估计器的自适应衰减因子Kalman 滤波算法(AFKF),采用衰减的加权因子,使估计器逐渐忘记陈旧数据的作用,同时增加新数据的比重,避免滤波过程的发散。结合载波相位平滑伪距原理,利用AFKF 算法对全球导航卫星系统(GNSS)的国际GNSS 服务组织(IGS)的跟踪站实测数据进行仿真分析,并提出利用伪距双差值及伪距三差值来直观体现不同算法的效果比较,结果表明:与标准Kalman 滤波相比,AFKF 算法在伪距平滑应用中取得很好的效果。     

机群编队相对导航技术研究

为了满足机群编队协同作战对自主性、高精度相对导航的需求,本文分析几种相对导航技术体制的优缺点,给出了一种适合于动平台编队相对导航的研究方向,阐述了相关的研究内容。     

编队小卫星星间测距技术现状研究

卫星密集编队中关注度比较高的小卫星编队，它主要是由一系列微小型卫星组合而成。它的主要特点是可以自主导航。这就要求卫星可以对星间相对状态实时进行测量，其中的一个重要环节就是星间测距。     

卫星导航模拟器星座轨道外推方法研究

针对卫星导航长时间模拟测试中的星座轨道与实际卫星偏差逐渐变大的问题,分析并评估了已有的几种关于星座轨道外推的算法,研究了影响轨道外推的几个要素,提出了基于高精度积分器的星座轨道外推方法并进行了仿真分析。基于北斗多轨道混合星座模拟器的需要,给出了适用于混合星座的轨道外推设计,通过仿真确立了针对混合星座轨道的积分方法,开展了外推验证并与成熟商业星座仿真软件进行了对比分析。结果表明,在保证长时间连续仿真的前提下实现了针对卫星导航模拟器的高精度混合星座轨道外推,精度与STK软件仿真结果相当。     

飞机编队相对导航技术研究

随着未来编队协同、空中加油等对相对导航功能要求的不断提高，而以往的相对导航信息处理方法对平台间导航参数传输的频率及延时等都有较为苛刻的要求，一定程度上影响了相对导航功能的稳定性。因此，本文研究了一种相对导航信息处理方法，首先介绍了整个系统的工作原理，在此基础上构建了相对导航信息处理架构，并建立了应用性较强的卡尔曼滤波方程， 研究了利用伪距差分方式获得相对观测信息的计算方法。仿真结果表明，相对导航信息处理方法表现出良好的性能，编队内僚机均可获得连续平稳、高精度的相对导航信息。     

基于快速拟合的高精度授时技术

本文针对采用晶振产生本地时钟的卫星导航接收机的高精度授时问题，特别是考虑在卫星失锁等不定位情况，提出了一种具备快速拟合的时间同步控制方法，提高了卫星导航接收机的授时精度和可用性。文中分析了影响卫星导航接收机授时精度的几个关键因素，给出了时间同步的软件设计算法实现，在某型卫星导航接收机上进行了测试验证。测试结果表明：本文设计的基于快速拟合的时间同步控制算法有效，提高了卫星导航接收机的授时精度和可用性。     

地面基准站网与星载GNSS融合的高中低轨卫星联合精密定轨

下一代导航系统拟纳入低轨卫星（LEO）作为增强和备份。研究了地面基准站网与星载GNSS融合的高中低轨卫星联合精密定轨（POD）理论与方法，基于实测国际地面站（IGS）和低轨卫星星载GNSS数据，通过建立高精度动力学模型和观测模型，根据全球测站和区域测站两种情况进行了导航星与低轨星的联合精密定轨试验。结果表明，联合定轨可同时获得导航星和低轨星厘米级的定轨精度。低轨星作为高动态天基测站，对导航星定轨精度的提升程度可达20%~90%。     

A Fast Satellite Selection Algorithm: Beyond Four Satellites

Satellite selection is an important executive logic to prevent unnecessary navigation signals in the first place for Global Positioning System (GPS) receivers with limited number of channels and real-time processing power, such as those used in mobile phones, cars, and space crafts. In this paper, we propose a fast satellite selection algorithm to select more than four satellites based on the optimal geometries, which can obtain the smallest geometric dilution of precision (GDOP) values. The main idea of this fast algorithm is to select a subset of all satellites in view whose geometry is the most similar to the optimal geometry. Computer simulation shows that the consumed time of this algorithm is very close to that of the quasi-optimal satellite selection algorithm and obviously lower than that of the traditional optimal satellite selection algorithm to minimize GDOP factor, but the increased GDOP values relative to the minimal GDOP values are much smaller than those of the quasi-optimal satellite selection algorithm.     

一种多卫星导航系统快速选星算法研究与仿真

多卫星系统导航时,可见星数目大幅度增加,导致导航解算运算量成几十倍增长,加重了用户接收机尤其高动态接收机的负担。针对传统选星算法在卫星数目较多时耗时太长,无法满足导航实时性要求的问题,提出了一种适用于多卫星导航系统选取多颗次优星的快速选星算法,通过建立多卫星导航系统的几何精度因子（GDOP）分析模型,基于可见星仰角及方位角的分区、筛选,给出了被排除卫星的分布规律。仿真结果表明,在损失较少定位精度的情况下,可大大减少导航定位解算的运算量。     

基于伪距/伪距率双差的INS/GNSS紧组合相对导航算法研究

随着惯导/卫导组合导航技术的发展,将其应用于编队相对导航的研究越来越多。结合卫导差分相对定位、INS/GNSS 组合导航技术,本文将编队成员中主节点和从节点伪距、伪距率的两次差分量直接作为观测量,研究了一种 INS/GNSS 紧组合相对导航新算法。该算法通过两次差分操作可以消除大部分传播路径误差以及公共时钟误差;利用惯导的平滑特性能够消除测量量中的部分随机噪声。仿真结果表明：该算法能够提供精度更高,更加平稳的相对导航信息。     

基于R阵动态估计的自适应滤波算法

针对组合导航系统中观测噪声特性复杂多变、难于准确估计的问题,基于不同测量系统的测量互补特性,提出了针对单次历元的观测噪声特性动态估计方法。在此基础上,以预设滤波精度为指标,提出了通过构造自适应因子对估计观测噪声进行适当调节的自适应卡尔曼滤波算法。该算法通过构造相对测量关系,避免了直接对测量噪声真值求解的难题,并且在滤波过程中采用序贯处理方法进行实时解算,有效降低了计算量。在GPS/DR实际系统中的应用结果表明,同改进的sage-husa算法及MAKF算法相比,基于R阵动态估计的自适应滤波算法能够自适应地跟踪GPS测量噪声特性的变化,定位结果光滑可靠,具有明显的优越性。     

基于层次滤波器结构的卫星故障检测隔离

随着GPS/SINS组合导航系统应用领域的拓展,GPS完好性问题越来越受到关注。为快速有效地检测隔离GPS卫星慢变故障,提出一种层次滤波器结构,采用伪距量测的滤波算法,基于该结构完成了SINS/GPS组合导航算法和故障检测隔离算法的设计。以4颗星为例,仿真验证该方案不仅可以准确检测隔离慢变故障,而且可以使用未受故障卫星污染的滤波器继续进行导航解算。     

基于北斗的多系统组合定位方法研究

基于多系统组合的导航定位技术应用日益广泛,采用多系统组合导航克服了单一星座系统定位中存在的定位精度差、可见星少、可靠性低等问题。本文提出了基于北斗卫星导航系统的多系统组合定位方法,详细推导了基于北斗的多系统组合用户定位算法模型。比较分析了单一北斗卫星导航系统和北斗、GPS、Galileo 多系统组合条件下服务性能,得出在多系统组合条件下可以极大改善用户观测条件,进而提高了用户导航定位使用效能。     

基于自适应阈值的行人惯性导航零速检测算法

在基于微机电系统(MEMS)的行人惯性导航中零速区间检测算法是制约导航位置解算误差增长的重要因素。针对利用固定阈值实现零速检测算法在不同运动状态下存在检测适应性差的问题,根据行人步态特征以及周期性零速规律,以合加速度和合角速度为检测数据,提出了一种基于自适应阈值的零速检测算法。利用检测数据在运动状态下的动态特点及统计特征,根据获得的运动状态信息更新零速区间检测阈值,以适应在不同运动状态下实现准确的零速区间检测。实验表明,自适应阈值算法对零速区间可以进行精确检测,零速检测准确率达到98%。检测结果用于导航定位解算的误差率小于1.5%。