一种SINS辅助GPS跟踪环路的新型松组合导航系统方案设计

为了提高SINS/GPS松组合导航系统的高动态、抗干扰性能和导航精度,设计一种SINS辅助GPS跟踪环路的新型松组合导航系统方案。在不改动原有松组合系统总体结构的情况下,通过校正后的SINS速度信息计算出辅助频率,对GPS跟踪环路进行辅助。一方面,降低载波环噪声带宽,减小码相关间隔,提高了载波环和码环的跟踪精度,进而提高组合系统的导航精度;另一方面,降低了载体高动态对跟踪环路的影响,压缩环路带宽,使环路的动态性和抗干扰性增强。     

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。     

基于相位控制的惯性与卫星超紧组合导航系统信号解调方法

卫星导航极易受到复杂环境下的干扰信号影响,捷联惯性导航系统（SINS）与卫星导航系统(GNSS)超紧组合导航技术可提高卫星接收机在信号干扰环境下的工作性能。在对比分析紧组合与超紧组合实现方案及北斗B1信号调制方式的基础上,提出基于相位控制的SINS与GNSS超紧组合环路信号解调方法,进一步分析SINS与GNSS超紧组合环路信号跟踪特性。对卫星信号受干扰环境及动态条件下的相位控制超紧组合与频率控制超紧组合方法的导航性能进行试验对比分析,结果表明相位控制超紧组合方法具有更稳定的定位性能,并可提高约7 dB的抗干扰能力。     

一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助微机械捷联惯性导航系统/全球定位系统超紧组合导航系统

为解决高动态、恶劣全球定位系统（GPS）环境下微机械捷联惯性导航系统（MEMS-SINS）/GPS超紧组合导航系统抗干扰能力差的问题,提出一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合导航系统。将双目视觉提供的姿态信息引入MEMS-SINS/GPS超紧组合系统中,提高了平台失准角的可观测性;推导了系统的状态方程和量测方程,使用模糊控制方法对两个子滤波器的导航结果进行信息融合。通过数字仿真验证了该系统方案设计的可行性：当GPS信号受到强噪声或多径干扰造成跟踪精度下降时,双目视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合系统可以有效降低导航误差,系统位置误差和速度误差分别保持在5.0 m和0.5 m/s以内,有效地解决了低空飞行器在GPS信号被遮挡或干扰情况下的导航问题。     

GSPF融合的SINS/GPS紧耦合组合导航技术

针对SINS/GPS紧耦合组合导航中的非线性融合问题,提出了一种基于高斯和粒子滤波(GSPF)的紧耦合导航方法。建立了SINS和GPS的紧耦合非线性模型,分析了GSPF算法对最优贝叶斯滤波的近似原理,并设计了基于GSPF的紧耦合融合步骤。对系统进行了仿真,结果表明在GPS可见卫星数目低于4颗时紧耦合仍可实现组合,并且GSPF在紧耦合导航中可达到较高的估计精度,当系统具有较大姿态误差时可获得比粒子滤波(PF)更好的精度和更快的收敛速度。     

GPS/SINS组合系统

简要介绍了捷联惯导系统(SINS)和导航星全球定位系统(GPS)结构原理,并提出GPS/SINS组合系统的应用和原理。着重论述了GPS系统的优点以及GPS/SINS组合系统应用的价值,提出战术导弹采用GPSC/A码动态接收机是修正低成本、低精度SINS系统误差的好方法;指出GPS/SINS组合系统是实用的、性价比优良的组合制导系统,有着广阔的应用前途。     

基于小波降噪误差方差模型的GPS/SINS组合导航技术

为进一步提高GPS/SINS组合导航系统的精度,对基于小波降噪误差方差模型的GPS/SINS组合导航技术进行研究。根据小波多尺度理论,分析了小波降噪前后信息的误差方差模型间的理论关系,推导出在小波多尺度分析中平滑信号误差的理论方差模型,将该理论模型引入到GPS后,试验分析证明理论分析与试验结果基本一致;然后以该理论模型为基础,提出了基于小波降噪误差方程模型的GPS/SINS组合导航系统并进行了静态试验验证。试验结果表明,该模型能显著地提高组合导航系统各项导航参数的精度。     

空空导弹SINS/GPS紧组合导航系统仿真

为了满足空空导弹远程发射要求,采用基于伪距、伪距率的SINS/GPS组合导航系统作为空空导弹的中制导。建立了惯性器件和GPS的误差模型,设计了Kalman组合滤波器,用MATLAB软件对紧组合系统进行了仿真研究。仿真结果表明,紧组合导航系统导航精度满足空空导弹中制导设计要求。     

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。     

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...     

推导了采用6个加速度构建无陀螺惯性导航系统的位置参数解算方程,分析了6加速度计的无陀螺惯性导航系统中加速度计对准误差与位置解算误差的关系,并推导出了位置误差的解析式。针对不同情况,通过仿真试验,发现对准误差对位置计算误差影响显著,且在相同对准误差条件下,位置解算误差随加速度计的安装距离增大而减少的特性。 基于载波相位的高精度惯性组合导航系统研究

研究了一种利用GPS差分载波相位和惯导组合构成高精度组合导航系统的算法,建立了以载波相位双差观测量对惯导位置误差直接进行观测的数学模型,利用卡尔曼滤波器进行数据融合,可以达到厘米级的组合导航系统定位精度。同时,为了解决使用GPS载波相位观测量过程中出现的周跳问题,文中充分利用由该组合方案得到的高精度定位信息以及惯导在短时间内可保持高精度的特点,提出了迅速修复周跳和重新确定整周模糊度的方法,并通过仿真验证。     

基于条件数理论的高维组合导航系统可观测性分析

为了更好地完善惯导系统误差补偿和抑制技术,对SINS/GPS组合导航系统进行可观测性分析,从而对系统误差进行补偿,提高导航精度。利用分段线性定常理论得到系统的提取可观测性矩阵,再计算该矩阵的条件数,根据条件数分析在不同量测及不同机动方式下系统的可观测性。针对SINS/GPS组合导航系统,建立高维数学模型,设置复杂运动轨迹,比较不同量测下误差源的可观测性。仿真结果表明:与机动方式的激励作用相比,增加量测能更有效地提高系统的可观测性。     

基于量测多尺度预处理的GPS/SINS组合导航系统

针对GPS／SINs组合导航系统的信息融合问题,运用多尺度分析的思想,结合传统的Kalman滤波方法,提出了基于量测多尺度预处理的Kalman滤波算法。将上述方法引入到GPS／SINS组合导航系统中,并通过实际的静态试验给予验证。试验结果表明,该方法是一种有效的预处理方法,使组合导航系统的各项导航参数精度得到了显著提高。     

北斗／惯导深组合系统捕获与环路控制研究

为适应我国对北斗卫星日益广泛的应用和用户对于高精度、强干扰能力下的应用需求,提出了一种北斗／惯导深组合系统捕获与环路控制方案;通过6 ms并行码相位搜索捕获方法成功捕获卫星,同时利用惯导与接收机环路的高度耦合机制实现载波环和码环的控制;通过仿真试验表明：该方法能够成功实现北斗卫星信号的捕获与接收机环路控制,且跟踪性能优于传统接收机环路。     

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.