利用GPS确定运动载体姿态的方法研究

介绍了GPS测量运动载体姿态的基本原理,并基于NovAtel DL型非专业姿态测量GPS接收机进行了实验,给出了GPS姿态测量的初步结果。     

GPS定向中利用码相位和载波相位组合建模的研究

传统GPS定向多采用载波观测量建立观测模型,但其在单历元情况下存在秩亏问题。为避免此问题,文章提出将载波相位和码相位加权后的线性组合用于建立观测模型,在新的GPS定向观测模型中,采用消元处理得到整周模糊度浮点解。实验结果表明该模型可以使整周模糊度浮点解的精度在5周以内,能辅助LAMBDA算法快速确定整周模糊度。     

Algorithm of SAR satellite attitude measurement using GPS aided by kinematic vector

In this paper,in order to improve the accuracy of the Synthetic Aperture Radar (SAR) satellite attitude using Global Positioning System (GPS) wide-band carrier phase,the SAR satellite attitude kinematic vector and Kalman filter are introduced.Introducing the state variable function of GPS attitude determination algorithm in SAR satellite by means of kinematic vector and describing the observation function by the GPS wide-band carrier phase,the paper uses the Kalman filter algorithm to obtian the attitude variables of SAR satellite.Compared the simulation results of Kalman filter algorithm with the least square algorithm and explicit solution,it is indicated that the Kalman filter algorithm is the best.     

基于DSP的GPS双天线实时姿态测量系统实现

实现了基于DSP的GPS双天线实时姿态测量系统，采用Kalman滤波估计载体的位置，速度和初始模糊值搜索距离，然后采用FASF和LAMBDA解算整周模糊度和直接法计算载体的姿态。给出了基于DSP的硬件实现，相对于传统的模糊度解算方法，所采用的整周模糊度解算方法具有效率更高，更便于实时和动态应用的特点，实现了与多天线GPS姿态测量系统相当的精度。对GPS姿态测量技术的工程应用和理论研究具有一定的参考价值。     

GPS多普勒差分测速算法

全球卫星定位系统(GPS)多普勒单点测速技术是单GPS天线测姿技术的核心,但其测速精度易受卫星速度误差、卫星钟漂、电离层延迟、对流层延迟以及飞行器位置误差等因素的影响。针对上述问题,提出结合GPS地面基准站卫导观测数据,对机载GPS多普勒观测量进行双差处理,从而得到GPS多普勒双差方程。求解该双差方程,能够有效缓解上述不利因素的影响,得到精度更好的飞行器实时速度。半实物仿真计算结果与跑车实验计算结果都表明多普勒差分测速精度大幅优于多普勒单点测速精度。     

GPS姿态测量系统基线长度和天线布局设计

在GPS姿态测量系统工程实施和设计过程中,天线的布局和基线长度计是影响姿态测量精度和实时性的关键因素,通过分析和推导建立了基线的长度和天线的布局以及天线的数量对GPS姿态测量系统的测量精度和实时性的影响,介绍了可同时满足高精度和实时性要求的多天线GPS姿态测量系统。     

基于扩展卡尔曼滤波的GPS动态测速算法

为使车载GPS测速精度满足应用于汽车电子控制系统的要求,提出一种对包含白噪声的时变GPS位置数据采用扩展卡尔曼滤波进行测速算法。通过扩展卡尔曼滤波和位差法融合对实车采集到的汽车位置等信息进行处理得到行车速度。通过实验结果对比分析,基于扩展卡尔曼滤波的测速算法比位置差分法的均方差提高了92.499%,测速精度明显提升。     

GPS轨迹测量系统在导弹飞行试验中的应用

空空导弹研制需要一系列空中系留飞行试验,以解决导弹制导系统对真实目标的截获跟踪能力。传统的系留试验由于地面试验人员无法实时掌握靶机和目标机的动态,给飞行试验结果造成了很大的不确定性;本系统利用日益广泛使用的GPS全球定位技术,从载机的导弹产品和目标机GPS吊舱接收下传的GPS信息,实时解算出目标机相对于载机位置、速度等信息,显示在数据处理软件上,从而使地面试验人员实时获取载机和目标机的相关信息,为试验指挥提供了可靠数据;实际应用结果表明,该系统大大提高了系留试验的成功率和导弹截获概率,为飞行试验节约了试验经费和时间,创造了良好的经济效益。     

Combined GPS/GLONASS LAAS flight trials

The use of GPS in aviation is now accepted, with extensive work being undertaken on the technological, precision and infrastructure requirements. Work has focused on providing a service that is able to operate continuously in all areas. GPS alone, however, is seen as being unable to satisfy the stringent requirements for some phases of flight. Of the many solutions proposed, the Russian GLONASS system has been regularly overlooked. The research described in this paper aims to present GLONASS as a realistic and proven augmentation to GPS for aircraft positioning. During October 1996 the Civil Aviation Authority (CAA) Institute of Satellite Navigation (ISN) at the University of Leeds, in conjunction with the National Air Traffic Services Ltd (NATS UK) and the Defence Evaluation and Research Agency (DERA), performed a series of landmark differential GPS/GLONASS flight tests using the DERA BAC 1–11 flying laboratory. A real-time differential system was constructed using two GPS/GLONASS receivers developed by the ISN and a C-band data link for the RTCA corrections. Integration onboard the aircraft with avionic sensors and flight management systems was achieved using the ARINC 429 protocol. Routes were designed and flown to evaluate the complete system over a variety of airborne dynamics for both en-route and approach situations. In total, over 16 h of flying time was recorded, including 30 runway approaches over nine flights. A thorough evaluation of the accuracy and integrity of the positioning system was performed. Emphasis was made in comparing the flight statistics with recognized Required Navigation Performance (RNP) figures. The paper describes in detail the project development and the results achieved. An analysis of the results, showing that aircraft positioning with GPS/GLONASS augmentation in a local area augmentation system (LAAS) scenario can achieve accuracies that are both comparable with GPS-alone solutions and can satisfy up to CAT II precision approach criteria, is presented. Results are also given for position propagation using velocities derived from GPS and GLONASS carrier phase measurements. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.     

空空导弹GPS飞行轨迹软件的设计与实现

通过分析GPS飞行轨迹软件的需求,设计了满足实际需要软件的结构体系。系统采用Visual C＋＋编程语言实现各个功能模块及主程序的功能。实际应用结果表明,该软件具有较高的可靠性和可扩展性,完全可以满足GPS飞行轨迹的需要。     

多站多路径GPS信号研究低纬电离层不均匀体

发展了GPS信号的多站多路径监测方法,对我国低纬地区电离层不均匀体特性进行了研究.多站观测统计分析表明,尽管太阳活动已下降到中等程度,但电离层闪烁现象在位于赤道异常区的海口、广州等低纬地区仍经常发生,尤其在二分季前后闪烁发生率明显增大,且闪烁强度较大;通过GPS信号的多站多路径监测还发现,电离层不均匀体在东经105°～120°间,北纬27°以南区域出现频繁,而且在北纬23°以北区域的不均匀体易衰减并首先消失,在北纬20°～23°间区域内则会持续较长时间;进一步分析其闪烁功率谱,计算出了不均匀体的东向平均漂移速度.     

GPS接收机空域和空时滤波性能研究

提出了空域滤波和空时滤波的优缺点,研究了他们的抗干扰性能,并在圆阵中进行了仿真.仿真结果表明这两种方法都可以用于GPS接收机抗干扰.其中,空时滤波结构相对于空域滤波能增加系统的自由度,对于宽带信号能提供更佳的抗干扰性能;价格相对较低的空域滤波结构在普通干扰环境中(干扰数目较少)也是一种合适的选择.     

ATTITUDE RATE ESTIMATION BY GPS DOPPLER SIGNAL PROCESSING

A method is presented for near-Earth spacecraft or aviation vehicle‘s attiude rate cstimation by using relative Doppler frequency shift of the Global Positioning System(GPS)carrier.It comprises two GPS receiving antennas,a signal processing circuit and an algorithm.The whole system is relatvely simple,the cost and weight,as well power consumption,are very low.     

基于CF-RSF算法的航天器姿态确定

针对复杂环境下航天器姿态确定系统中的模型和噪声不确定问题,提出一种基于求容积规则的风险敏感滤波(CF-RSF)的航天器姿态确定算法。该算法通过引入风险敏感算子来解决由于系统的不确定性而导致滤波器鲁棒性差,甚至发散的问题,并通过求容积规则来解决非线性积分问题。该方法不仅提高了滤波算法对系统不确定性问题的鲁棒性,而且一定程度上提高了滤波的精度,降低了滤波的计算复杂性。仿真结果表明了算法的有效性。     

采用GPS数据实现激光反射方向的控制

利用GPS测得激光预定反射方向上某目标的三维坐标,转化成相对平面反射镜中心的方位角与俯仰角,通过控制平面反射镜的法线方向达到反射激光到达预设目标的目的.结果表明该方法简单、容易实现并且精度较高.     

基于球面交点的AFM算法的误差分析与改进方法

基于球面交点的模糊度函数法是一种利用GPS信号求解载体姿态的有效算法,但其成功率受观测噪声影响很大,针对这一问题,该文对该算法进行了误差分析并提出提高成功率的改进方法。首先将原算法推广到双差观测模型,然后分析噪声的统计特性和误差传播的特点,深入研究了其对姿态解算成功率的影响,最后通过整周模糊度识别算法降低求解过程对噪声的敏感性。实验表明：相比于原算法,改进算法有效地提高了GPS姿态解算的成功率,同时消除了原算法对公共时钟的限制。     

利用GPS多普勒观测值精确确定运动载体的速度

讨论了利用GPS多普勒频移观测值确定运动载体速度的基本原理,估计出采用这一方法可以达到的精度。为验证该方法的可靠性及稳定性,选用两次有代表性的任务数据分别进行静态、动态的检验。数据处理采用SoftSurv（TM）v1．5事后处理软件。理论研究和数据处理结果均表明,在卫星分布较好的情况下,载体速度的确定可达mm／s级。     

编队飞行GPS／INS相对导航的分布滤波算法

在对编队飞行GPS/INS相对导航当前的主要滤波算法进行总结和分析的基础上,提出了分布滤波的算法,并建立了GPS/INS相对导航仿真系统,对该算法进行验证。仿真结果表明该算法能够适应大型、紧密编队飞行的需求,在减小计算量、降低通讯数据量、允许编队做大的机动飞行的同时,能得到较高的估计精度。     

等式约束最小二乘在“北斗”姿态测量中的应用

针对传统无约束的姿态测量中整周模糊度求解成功率不高的问题,提出利用等式约束快速求解整周模糊度的算法,并将其应用于“北斗”姿态测量。该算法充分利用基线的先验信息,在整周模糊度的求解过程中加入等式约束,同时利用拉格朗日乘子法求解约束整数最小二乘问题,提高了姿态测量中整周模糊度和姿态角的求解成功率。采用静态测试和动态测试验证该算法,结果表明在“北斗”单历元条件下,整周模糊度及姿态角的求解成功率提升30%左右。     

GPS2020的原理与应用

GPS2020是Sychip公司研制开发的新一代小型全集成化GPS模块，文中介绍了该模块的原理，特性以及层次结构、特别讨论了它在车辆监控系统中的应用组成结构和监控原理。