GPS高精度载波相位测量动态定位方法在航天技术中的应用研究

研究了ＧＰＳ高精度载波相位测量，及在航空动态定位中应用的理论、方法和技术。通过进行ＧＰＳ地面实验，海上校飞试验和码头精度校飞试验，解决了几项主要技术难题；精确地解算出每一观测时刻动态目标的三维坐标，应用“闭合图形检验法”，准确地估算了定位精度，试验精度达到水平０．１０ｍ，垂直０．１５ｍ，讨论了高精度ＧＰＳ动态定位在航天技术中应用的几个主要技术问题。     

GPS载波相位双差观测量随机模型估计的新方法

GPS载波相位观测量具有时间相关性、空间相关性和方差差异性,随机模型的准确确定比较困难,一般采用简化的随机模型.用MINQUE方法估计GPS观测量随机模型的方法比较严密,但计算工作量非常大.本文提出了一种适用于GPS载波相位双差观测量的随机模型估计的新方法,即在平差前将载波相位双差观测序列转化为平稳随机序列,应用平稳随机过程的方差及相关系数的估计方法,估计GPS载波相位双差观测量序列的方差及其相关系数.实算证明应用4～8min的观测数据可使GPS短基线同定解的精度提高10mm左右.     

高动态GPS信号模糊函数估计器及其CRB研究

提出了一种新的适用于高动态环境GPS信号捕获跟踪的参数估计方法——模糊函数方法。在假定高信噪比的条件下，推导了模糊函数估计器的估计方差以及Cramer-Rao界（Cramer-rao bounds，CRB）；通过模拟仿真，得出了采用模糊函数算法对高动态环境GPS信号的时延和多普勒频移进行联合估计是渐近无偏和渐近有效的结论。     

最小熵准则下的高动态目标回波相位补偿方法

针对传统"停-跳"假设对高动态脉冲雷达测速的局限性,提出了一种最小熵准则下的高动态目标回波相位补偿方法。在最小熵准则下,通过建立多项式的相位滤波器,实现回波信号相位高阶系数的估计,再对积累周期内的信号进行相位补偿,补偿后的信号频谱熵最小,此时再利用FFT可以得到高精度径向速度估计。实测验证表明,该算法可以有效地估计和修正回波相位高次项,提高回波积累时长,补偿后的径向速度估计均方根误差明显降低,算法估计的径向速度均方根误差优于0.04m/s,有效提高了脉冲雷达测速精度。     

高层建筑环境激励动态特性的GPS监测研究

结合重庆大学主教学楼工程实例,对GPS技术在环境激励下的动态特性进行监测,并对监测数据进行了分析,对监测方案进行了验证.研究结果表明,应用GPS技术对高层建筑环境激励动态特性进行监测,能够准确、快速得到建筑物的振动周期,对高层建筑结构设计提供参考,并可为施工纠偏提供准确依据.     

GPS测定正常高的方法研究

对GPS在水方面的应用现状作了简单的介绍,综述了近年来用GPS求定正常高的各种几种方法,即多项曲线拟合,多项式曲面拟合,多面函数曲面拟合,加权均值法,非参数回归法和高程异常变化梯度法,固定边界三次样条插值法,线性移动拟合法,神经网络法,非格网GPS散 数据考虑地形改正法,但是在拟合法求定正常高的过程事还存在一些问题,如：未考虑各种方法使用的条件;未对GPS重合水准点进行可靠性检验;在转换之前未进行坐标旋转;没有考虑本地随球面与WGS－84椭球面的差异和GPS网中水准点的选择与分布,只有考虑这些因素的影响,经转换后高程方可达厘米级精度。     

一种局部DFT的基波相位快速高精度估计方法

常用的基波相位计算方法对噪声较敏感，特别是难以实现在线、实时、高精度的基波相位估计。本文提出一种边采样边计算的相位估计方法，通过计算两项局部DFT系数，并利用插值函数和修正函数快速估计基波相位。计算机仿真结果显示，该方法具有计算精度高、适应噪声能力强、计算速度快等特点，适合于在线相位估计。     

基于双频载波相位组合的变形信息逐步精化方法

针对GPS动态变形监测,利用监测点位置精确已知的条件,提出了一种新的单历元变形信息解算算法,避开了整周模糊度的求解和周跳的探测与修复,极大简化了数据处理过程。针对较大的瞬时变形量,首先采用长波长的双频载波相位组合观测量进行求解,然后利用宽巷和L1载波相位观测量进行逐步精化处理,从而可以精确求解高达0.8 m的瞬时变形量。静态和动态实验结果表明,该方法可以达到±5 mm的精度,能够有效应用于快速变形监测。     

临近空间高动态高速载波捕获跟踪的实现方法

为了接收临近空间高动态高信息速率用户信号,需要设计载波链路的捕获与跟踪系统.根据临近空间网络高动态高信息速率的链路特性,着重分析了HDHI(HDHI,high dynamic and high information-rate)载波链路捕获跟踪的特性及实现方案.对载波链路捕获跟踪的设计原理做了清晰的说明和推导,提出了适合HDHI载波链路捕获跟踪设计方法,并对高动态高信息环境中接收机的载波捕获与跟踪数字系统的设计做了详细的陈述.最后通过实验和对比论证了利用DQPSK方式的HDHI信号捕获跟踪设计方法是可行的.     

载波相位平滑GPS伪码为伪距的研究

分析了全球定位系统接收机可获取的观测量。给出了载波相位平滑伪码伪距的一个递归算法结构。讨论了平滑法初值的设定和构造伪距前向预测值，并对各种情况进行了统计分析。     

一种新的高动态全球定位系统频率估计算法

针对常用高动态全球定位系统频率估计算法扩展卡尔曼滤波(EKF)由于对模型进行简单线性化而造成的估计精度低与失锁门限高等缺陷,引入了一种新的线性滤波算法unscented卡尔曼滤波(UKF)进行频率估计．该算法不需要对非线性模型进行线性化,而是利用一系列Sigma采样点,通过unscented变换(UT)来进行状态与协方差阵的递推与更新．仿真实验结果表明新算法的估计精度远高于EKF,失锁门限也比EKF低约1dB,估计性能得到了改善．     

美国防部GPS现代化计划及其备选方案解读

2011年美国国会预算办公室发布了《针对军事用户的GPS现代化计划与备选方案》。在研究该报告内容的基础上,分析了该报告的重要性,归纳了国防部现代化计划及其预算办公室提出的3个备选方案对GPS（global positioning system）卫星星座、地面控制系统、接收机的改进措施;对4个方案所需经费、实现时间、系统性能的提升进行了对比;对4个方案的优势和不足进行了讨论;对改进后GPS系统将如何提升美军战斗力进行了分析。     

采用多级最小模方法的空时抗干扰GPS接收机

针对抑制全球定位系统信号中期望信号方向的冲激毛刺干扰问题,提出多级最小模级联相消方法.该方法用具有最小模的样本商作为复权,替代多级维纳滤波器的权值计算,并将其用于全球定位系统信号空时抗干扰处理中.此方法能很好地抑制期望信号方向的冲激毛刺干扰,消除对自适应权值计算的影响,且复杂度低,收敛性能好.计算机仿真结果验证了算法的快收敛性能和良好的抑制期望信号方向冲激毛刺干扰的能力.     

智能巡检管理系统在电力线路巡检中的应用

电力线路是电力系统的重要组成部分,电力线路巡检管理是有效保证电力线路及其设备安全的一项基础工作。文章重点阐述了基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)并与GIS(地理信息系统)、掌上电脑(PDA)相结合的智能电力线路巡检管理系统。该系统采用客户机/服务器网络结构,由手持机和后台管理机组成,集计算机、网络通信和嵌入式技术为一体,在实现原理、可靠性、实用性和可扩展性等方面有明显优势。实际应用表明该系统能有效满足巡检工作快速、高效、及时的要求。通过变革传统巡检工作方式,积极探索出线路巡检管理的新思路、新模式,最大限度减少漏检、错检,确保电力线路长期高效稳定运行。     

GPS／惯性导航组合性能和组合方法的研究

本文讨论GPS/惯性组合导航系统在导弹发射段时的组合性能，分析惯导系统不同性能条件和卡尔曼滤波器不同组合方法的组合特点，文中最后对降价滤波器的设计和滤波器方差阵的U-D算法进行了具体讨论。     

利用GPS定位技术进行大坝变形观测的研究

对利用ＧＰＳ定位技术进行大坝变形观测的可能性进行了研究，对影响ＧＰＳ精密定位精度的各种因素进行了分析和讨论提出了为满足大坝变形观测的精度要求应采取的措施和方法，并进行了模拟试验，试验结果表明采取适当措施后ＧＰＳ定位是能满足大坝变形观测的精度要求的．     

基于GPS/GIS的物流公共信息平台

利用信息化来带动物流的现代化和产业化发展，是我国物流发展的重要方向。物流如何保证信息流正确、及时、高效和通畅，是保证物流系统高效运行的关键。介绍了GPS／GIS技术，并在分析将GPS／GIS技术应用于物流公共信息平台的基础上，探讨了如何构建基于GPS／GIS的物流公共信息平台。     

兼容性GPS网布设方案的研究

本文分析了GPS定位技术在我国的发展模式。针对现有GPS网与常规控制网兼容性较差;GPS网布设对常规控制网所造成的破坏,提出了建立GPS观测点的新的GPS布网模式。并讨论了GPS观测点归心元素的测定与计算。通过精度分析,论证了建立GPS观测点的可能性和可靠性。     

GPS非差相位精密单点定位技术的发展

论述了非差相位精密单点定位的原理、方法，讨论了非差相位精密单点定位及其数据处理过程中的误差改正、数据预处理方法．展望了非差相位精密单点定位的应用：利用单台双频GPS接收机在全球范围内进行静态或动态作业，可直接得到高精度的ITRF框架坐标，对高精度动态导航定位及低轨卫星的定轨等具有重大意义。     

GPS/DR车辆组合导航改进的粒子滤波算法研究

粒子滤波是一种基于Monte Carlo仿真的最优回归贝叶斯滤波算法,在组合导航系统的观测精度较低时能获得较好的滤波效果,但在观测精度较高时,不但可能导致滤波发散,而且存在重要性分布函数难以选取,出现粒子退化的现象。为了克服这些缺点,文章研究GPS/DR车辆组合导航改进的粒子滤波算法,提出了基于改进粒子滤波算法的GPS/DR车辆组合导航信息融合技术。采用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)移动方法,移动粒子样本到状态空间中的新位置,既保证了移动后的粒子样本和实际概率函数同分布,又防止了大量后选粒子被拒绝。用改进的粒子滤波算法和扩展Kalman滤波算法,分别对GPS/DR车辆组合导航系统进行仿真实验,结果表明,改进的粒子滤波算法能减小导航定位误差,滤波性能明显优于扩展卡尔曼滤波。