基于GPS／INS与天线阵列的导航系统抗干扰设计与分析

详细分析了GPS/INS紧耦合模型的结构和数学模型,给出了相应的EKF算法。分析了单级MVDR(Minimun Variance Distortionless Response)波束形成技术的缺陷,建立了多级MVDR波束形成技术的设计模型。在此基础上,给出了基于GPS/INS与天线阵列相结合的导航系统抗干扰设计模型。最后对该系统的输出载波噪声比和位置误差进行了仿真分析,结果表明,单级波束形成技术由于受到自由度的限制,在多干扰存在情况下产生较大的距离误差,而多级波束形成技术可以有效抑制多干扰信号存在的影响,保证导航系统的可靠工作。     

基于GPSANS实现某自行高炮导航系统的改造设计

为提高某高炮导航性能,在分析GPS和INS导航优缺点的基础上,采取GPS/INS的组合导航方式对某自行高炮的导航系统进行改造.分别介绍了GPS和INS的导航原理,给出GPS/INS组合导航系统的数学模型并对关键技术进行说明,使用自适应卡尔曼滤波对数据进行处理.实验表明该系统改善了炮车单独使用INS造成的误差积累问题.     

INS/GPS组合导航下机载PD雷达DPCA性能分析

惯导测速误差随着时间逐渐积累,积累误差会导致载机运动补偿失效,从而使得DPCA检测性能下降。针对这一问题,提出采用INS/GPS组合导航系统对载机速度进行测量,能大大提高载机测速精度,有利于DPCA检测低速动目标。在建立雷达回波信号模型和INS/GPS组合导航系统模型的基础上,结合机载PD雷达背景,仿真分析了惯导系统、INS/GPS组合导航系统各自的测速精度以及不同测速精度下的DPCA检测性能。仿真结果表明:采用惯导测速时,测量精度较低,DPCA在此精度下不能检测低速动目标;采用INS/GPS组合导航测速时,测量精度较高,DPCA在此精度下能够检测出低速动目标。     

阵列天线在我国卫星导航系统中的应用现状与前景

针对卫星导航系统对天线的新需求,结合阵列天线的特点,本文介绍了阵列天线在导航系统中的应用现状,展望了阵列天线在我国卫星导航系统中的应用前景,并对几种阵列天线关键技术进行了探讨。最后,在导航系统空间段、控制段和应用段,分别给出了几种可行的阵列天线解决方案。     

无人机导航系统的探索与研究

文中提出了无人机GPS/INS组合导航系统的解决方案。首先介绍导航系统的算法和原理,根据任务需求,给出硬件构成及软件核心程序流程。通过仿真结果证明,在组合系统中,采取PID控制以及卡尔曼滤波算法,大大提高了导航的精度。     

阵列天线在卫星导航系统中的应用现状与前景

针对卫星导航系统对天线的新需求,结合阵列天线的特点,本文介绍了阵列天线在导航系统中的应用现状,展望了阵列天线在我国卫星导航系统中的应用前景,并对几种阵列天线关键技术进行了探讨。最后,在导航系统空间段、控制段和应用段,分别给出了几种可行的阵列天线解决方案。     

GPS／INS组合车辆导航系统的两种卡尔曼滤波结构

为了解决GPS信号失锁引起的无法定位和INS积累误差引起的长时间漂移问题,以GPS/INS组合导航系统的数据融合理论作为基础,卡尔曼滤波作为主要融合方法,对进入组合车辆系统的GPS定位数据与INS定位数据分别进行估计、修正和融合,推导出GPS/INS组合导航系统的状态方程、测量方程和递推滤波方程,同时对分散滤波结构和联合滤波结构进行仿真比较,结果表明后者的定位精度高于前者。     

基于BP神经网络辅助的车载组合导航算法研究

针对INS/GPS组合导航系统在GPS信号被遮挡时,GPS接收机失锁导致导航精度迅速下降的问题,提出了基于BP神经网络辅助的组合导航算法。即在GPS信号锁定的时候,采用卡尔曼滤波对INS/GPS信号进行数据融合得到实时的精确位置,同时利用组合导航输出信息对BP神经网络进行实时在线训练;一旦GPS失锁,利用之前训练好的神经网络对INS系统进行误差补偿,解决精度迅速下降问题。通过跑车实验证明,速度精度在0.2m/s以内,位置精度为25m以内,该算法对INS/GPS组合导航系统有效。     

GPS／INS组合导航抗干扰研究

目前GPS／INS制导已成为精确制导武器的核心。本文根据GPS导航的特点及GPS／INS制导机理，分析了压制式干扰对GPS接收机的影响以及自适应调零天线对抗GPS干扰的有效性，最后分析了采用调零天线技术的GPS／INS组合式导航对抗干扰的有效性。     

一种基于信息融合的滤波算法及其应用

本文从组合导航系统研究的角度出发,提出了一种应用卡尔曼滤波技术建立多传感器信息融合系统的方法,该方法克服了以往存在的局部滤波器和全局滤波器具有相同数学模型的缺点,增强了算法的通用性.文中从概念理解、模型建立、系统结构等方面作了详细的分析,并针对GPS/INS组合导航系统进行了仿真.结果表明:该算法对提高导航系统的精度和运算速度是行之有效的.     

GPS电子干扰范围及效果分析

介绍了GPS导航系统的基本原理及其干扰和反干扰措施。以INS/GPS组合导航为例,研究了干扰距离对其干扰效果的影响。分析了影响干扰距离的因素并研究了各因素对干扰距离影响的大小,指出有效干扰范围不仅受干扰功率的影响,还受到干扰机和接收机天线方向增益的影响及地表曲率决定的视在距离的限制。讨论了如何对未来具有强抗干扰能力GPS接收机进行有效干扰的干扰机配置方案。     

Performance Enhancement of MEMS-Based INS/GPS Integration for Low-Cost Navigation Applications

The relatively high cost of inertial navigation systems (INSs) has been preventing their integration with global positioning systems (GPSs) for land-vehicle applications. Inertial sensors based on microelectromechanical system (MEMS) technology have recently become commercially available at lower costs. These relatively lower cost inertial sensors have the potential to allow the development of an affordable GPS-aided INS (INS/GPS) vehicular navigation system. While MEMS-based INS is inherently immune to signal jamming, spoofing, and blockage vulnerabilities (as opposed to GPS), the performance of MEMS-based gyroscopes and accelerometers is significantly affected by complex error characteristics that are stochastic in nature. To improve the overall performance of MEMS-based INS/GPS, this paper proposes the following two-tier approach at different levels: 1) improving the stochastic modeling of MEMS-based inertial sensor errors using autoregressive processes at the raw measurement level and 2) enhancing the positioning accuracy during GPS outages by nonlinear modeling of INS position errors at the information fusion level using neuro-fuzzy (NF) modules, which are augmented in the Kalman filtering INS/GPS integration. Experimental road tests involving a MEMS-based INS were performed, which validated the efficacy of the proposed methods on several trajectories.      

一种基于载波相位时间差分的惯性/卫星组合方法

传统的惯性/卫星紧耦合组合导航系统使用卫星伪距/伪距率作为量测，卫星伪距率一般可以提供厘米/秒级精度的速度信息；而载波相位时间差分观测量可以达到毫米级精度且无需参考接收机。本文分析了载波相位时间差分的原理，并将其应用到惯性/卫星组合导航系统中；在滤波器的设计中使用状态延迟滤波法处理载波相位时间差分观测量，使惯性/卫星组合导航系统达到了较高的速度精度。     

GPS/INS超紧致耦合压制干扰能力分析

采用带限高斯噪声和同速率伪码相关信号对全球定位系统(GPS)/惯导系统(INS)超紧致耦合导航系统GPS军码接收机实施压制干扰。通过分析GPS P(Y)码和M码信号功率谱变化特点,对以上两种压制干扰进行信号参数的优化确定,进而计算出参数优化后的干扰信号造成GPS/INS超紧致耦合GPS军码接收机载波环路失锁时射频前端处所需的最小干扰功率。考虑干扰信号入射角与接收天线增益的关系,仿真得到不同高度干扰源发射功率与有效干扰距离的关系曲线。根据要地目标的防护需求,对不同制导武器所需的连续压制干扰作用距离进行定量分析,并在此基础上对沿来袭制导武器航路附近部署的多干扰源位置坐标和数量设置问题完成建模求解。     

GPS/DR组合导航性能增强技术

为了提高全球定位系统(GPS)信号短时中断时地面车辆自主导航精确度,提出了GPS信号中断时采用车辆不完全约束条件和里程仪速度信息作为量测,辅助惯性导航系统实现车辆航位推算(DR)自主导航的方案;推导了该方案的GPS/DR组合导航的卡尔曼滤波方程;并进行了计算机仿真研究和地面车载试验,结果显示GPS信号中断90 s,DR自主导航误差为20 m,能够满足部分地面车辆短时高精确度自主定位要求。     

INS/CNS/GPS组合导航数据融合算法与仿真研究

研究了INS/CNS/GPS组合导航系统的原理和特点,建立了组合导航系统的数学模型。分别利用集中卡尔曼滤波和联邦滤波数据融合原理对此系统进行了仿真研究,并指出了集中滤波器的不足之处。仿真结果表明采用全球定位系统和天文导航系统对惯导系统误差进行修正不仅可以大幅度提高导航精度,而且通过比较和分析可知联邦滤波可以有效地提高导航系统的可靠性和复原能力,是理想的容错型信息融合算法。     

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。