惯性导航系统自适应辅助GNSS矢量跟踪方法

针对复杂电磁环境下卫星导航接收机抗干扰能力不足的问题,提出了低成本 INS自适应辅助 GNSS矢量跟踪方法。该方法根据观测量性能指示器、跟踪环路锁定情况和卫星信号信噪比等,自适应切换高动态标量跟踪环路和 INS辅助矢量跟踪环路,实现低干扰环境下的高精度导航和中等干扰环境下满足导航精度情况下的最大导航能力。同时,给出了预处理滤波器、组合导航滤波器和高动态标量跟踪环路的具体设计方法。动态仿真试验结果表明,在高动态干扰环境下基于本算法的接收机可跟踪载噪比为15 dB-Hz 的 GPS L1 C/A卫星信号,比传统独立式高动态接收机的抗干扰能力提高了约12 dB。     

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矢量跟踪建模与抗干扰性能分析

对GPS矢量跟踪环路的抗干扰性能进行了深入讨论。建立了矢量延迟锁定环及矢量频率锁定环的系统模型及带宽模型,分析说明了矢量跟踪环路能够自适应调整噪声带宽,从而适应不同强度的干扰环境;结合环路内的测量误差,计算得到矢量跟踪环路的干信比容限,确定了复杂环境中矢量跟踪环路的抗干扰性能。通过与标量跟踪的比较分析表明,GPS矢量跟踪具有更强的抗干扰能力。     

一种模糊智能高动态GPS载波跟踪环路设计

载体的高动态运动使GPS载波信号存在很大的多普勒频移和频移变化率,极易导致载波环路的跟踪失锁。为了提高GPS接收机在高动态环境中的跟踪性能,设计了一种新的基于模糊控制的载波跟踪环路,在Costas锁相环的基础上引入模糊逻辑控制器,使环路能够快速跟踪载波信号的动态变化,并采用二维线性插值算法消除模糊控制器的量化误差和调节死区,从而改善环路的稳态跟踪精度。仿真结果表明,所设计的环路能够在保证跟踪精度的前提下,有效提高对GPS载波信号的动态跟踪能力。     

一种GPS接收机自适应跟踪环路设计

热噪声颤动与动态应力误差作为GPS接收机跟踪环路两个主要测量误差源,二者数值的大小分别反映了环路的抗干扰能力与动态性能。为了改善GPS接收机跟踪环路在高动态、强干扰环境下的跟踪性能,首先对热噪声颤动与动态应力误差的影响因素进行了深入的分析,进而提出一种自适应跟踪环路的设计方案。该方案基于最小化测量误差的原则,根据所检测的载体动态与信号载噪比对环路的阶数与带宽进行调节,可使环路在不同工作环境下兼顾动态性与抗干扰性的要求,从而不仅提高了环路的测量精度,同时又保证了环路的稳定性。仿真结果表明:与传统跟踪环路相比,所设计的跟踪环路通过自适应调节阶数与带宽,有效地改善了对GPS信号的动态跟踪能力和抗干扰性能。     

滑翔增程弹导航系统误差修正方法研究

为了提高滑翔增程制导炮弹的姿态测量精度,分析了单GPS天线测量弹体姿态角的计算方法,应用GPS和INS全组合的方式,采用INS和GPS的位置、速度和姿态误差信息作为观测量,设计了卡尔曼滤波器,将滤波估计的结果反馈给INS,实现对测量系统全参数的误差修正.数值计算和仿真结果表明,采用基于GPS姿态测量信息的Kalman滤波方法,对INS惯导系统测量误差进行修正,降低了3个姿态角的测量误差,加快了系统误差收敛速度,提高了滑翔控制系统的控制精度,增加了制导炮弹滑翔增程的效果.     

INS控制量辅助GNSS卡尔曼跟踪环路方法

针对高动态环境下锁相环易失锁、跟踪不稳定的情况,提出了INS控制量辅助GNSS卡尔曼跟踪环路的方法。该方法利用INS和GNSS计算多普勒频率的变化率,并将该加速度信息作为控制量与卡尔曼滤波器进行融合,叠加到卡尔曼滤波器的状态量上,起到辅助跟踪环路的作用。仿真实验以及数据分析表明,该方法可显著提高载波环的动态性能以及接收机的定位测速精度,在高动态环境下,相较于INS辅助传统环路的算法,使用INS辅助卡尔曼环路时定位误差减少2%~3%,测速误差减少4%~72%。     

基于非误差建模的高动态GNSS矢量跟踪环路

针对卫星导航矢量跟踪算法中载波环路存在较大加速度动态应力误差的问题,提出了基于非误差建模的高动态GNSS矢量跟踪环路。该环路在对载体位置和速度进行误差状态量建模的基础上,对加速度进行非误差状态量建模,通过对载体加速度的估算,修正了载体加速运动导致的载波环路动态应力误差。仿真测试结果表明,该环路能够在不影响接收机灵敏度的情况下,实现对更高动态载体的跟踪。     

基于GPS/INS导航的速度误差修正算法研究

嵌入式导航系统受限于硬件资源,难以应用复杂的滤波算法。因此,为降低导航算法复杂度,同时保证嵌入式导航系统的精度,设计一种基于GPS/INS组合导航系统的速度误差修正算法。该算法先计算GPS和INS导航的速度先验分布,筛选异常数据。然后求取两种先验分布的交集作为后验分布,并修正速度误差。最后利用后验分布求得最优估计。计算仿真结果表明,误差修正算法有效的消除了INS导航的累积误差,并且修正后的速度误差较GPS导航有所降低。同时,该算法占用计算资源少,对嵌入式导航系统的设计有一定借鉴意义。     

基于双联邦UKF算法的组合导航数据融合方法

为了提高组合导航系统数据融合的精度和容错性,提出一种双联邦UKF组合导航数据融合方法.采用双联邦UKF滤波器的算法将JTIDS相对导航技术与成熟的GPS/INS/DVS组合导航技术相结合组成新的双联邦UKF组合导航数据融合算法.联邦UKF算法将UKF算法和分散式滤波技术相结合,精度高容错性好,JTIDS相对导航技术精度高抗干扰能力强.主滤波器1对GPS/INS/DVS组合导航信息进行融合后与JTIDS相对导航信息在主滤波器2中融合,提高了组合导航系统的可靠性和容错性.数值仿真实验表明,该算法性能优于单纯采用联邦GPS/INS组合导航算法是一种理想的组合导航滤波方法.     

GPS软件接收机全数字载波跟踪方案设计与实现

结合同相-正交环跟踪算法对数据调制的不敏感性以及全数字载波跟踪环设计灵活的特点,提出一种基于同相-正交环跟踪算法的全数字GPS载波跟踪方案.重点对其关键模块在FPGA平台上的设计与实现方法进行了研究.经过仿真验证,该设计方案在-30dB信噪比环境下能够准确地解调导航电文并实现对多普勒频移的精确跟踪,有效地改善了GPS载...     

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...     

差分GPS/SINS超紧组合在线标定与误差补偿方案设计

为了进一步提高GPS/SINS超紧组合系统的导航和误差标定精度,设计了一种基于载波相位差分的GPS/SINS超紧组合导航系统方案。一方面,超紧组合通过SINS对GPS跟踪环路的辅助,可以降低载波环路噪声带宽,减小码相关间隔,提高载波环和码环的跟踪精度;另一方面,载波相位提供高精度量测信息作为组合导航观测量,能够准确标定和补偿IMU常值误差,进一步提高了组合系统的导航精度。     

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。     

超紧密组合下GPS/INS跟踪回路的结构及性能分析

介绍了全球定位系统（GPS）和惯性导航（INS）的互补性，以及组合导航在制导系统设计中的广泛应用．GPS／INS组合导航系统使用的是松散组合或紧密组合，提出了一种超紧密组合的方案，并对其性能进行了仿真评估．结果表明，它可以提高GPS的性能，如更高的相位跟踪带宽和更高的抗多路径噪声的特性．     

降阶扩展卡尔曼滤波在INS/GPS导航系统中的应用

INS/GPS组合可以实现长期稳定、高精度的导航系统,从而替代单一高精度高成本的INS.组合中等精度的INS和MS860系统,应用降阶EKF方法,开发实现“真航向测量系统”( TNDS)的高精度航姿测量。TNDS以PC／104架构的嵌入式计算机采集处理来自INS和MS860的信息;重点推导了TNDS降阶误差模型,并在其中采用降阶的EKF滤波,TNDS系统最后进行了海上试验。试验数据表明：采用降阶EKF滤波后,INS的位置误差σ由100 m减小到40 m;系统航向的误差由原来的0.105°减小到0.034°;纵横摇的误差也相应地减小。整个海上试验验证了TNDS的性能和降阶EKF滤波算法的有效性。     

精确打击武器中高动态GPS跟踪算法及改进研究

针对GPS接收机应用于精确打击武器中存在的高动态问题,研究了基于高阶锁相环的GPS信号的载波接收技术.分析了三阶锁相环的高动态跟踪性能,探讨了三阶锁相环在跟踪瞬间高动态信号时存在的问题,提出了连续变带宽和环路变增益的解决方法,通过仿真分析和实际测试验证了方法的有效性.     

利用GPS载波相位的跟踪部位不一致修正方法

为提高外弹道测试中外弹道参数估计的精度,研究了利用非遥测和非弹道程序器数据的跟踪部位不一致的修正方法,阐述了利用GPS载波相位进行跟踪部位不一致修正的基本思想,结合外弹道测量的实际情况建立了以GPS载波相位双差数据为参数的修正模型,设计了相应的数据处理流程.仿真结果表明该模型和流程可行,该方法提高了外测系统数据的自处理和自鉴定能力.     

机载四框架二轴稳定跟踪平台速率稳定回路控制

在机载四框架二轴机载稳定跟踪平台机理分析的基础上,对其速率稳定回路进行了建模研究。在速率稳定回路的校正环节设计中,针对传统的超前滞后校正抗干扰性能差的缺陷,提出了两种控制方法：高阶PI校正以及高阶PI校正加超前校正。并以内俯仰速率稳定控制回路为例进行分析。仿真结果表明,采用高阶PI校正加超前校正不仅具有更好的抗干扰性能,还改善了高阶系统的动态性能。