一种有效的GPS周跳探测与修复方法研究

利用GPS载波相位进行姿态测量时,要达到很高的精度必须保证观测数据中没有载波相位周跳的发生,因此,正确探测与修复周跳是GPS姿态测量中的一个关键问题.通过分析比较常用周跳探测方法,采用电离层残差法对周跳进行探测,同时提出一种基于拟合方法的周跳修复方法.该方法能解决电离层残差检测周跳时的多值性问题,能够检测较小周跳和10周以上大的周跳,并且能很好地区分和修复周跳发生历元的载波相位值.利用实测数据验证了该方法的有效性与可行性.     

基于小波与神经网络的GPS周跳探测与修复*

为了得到精密的GPS定位结果,必须对载波相位中的周跳进行有效地探测与修复.分析了周跳发生的原因及其特性,提出了一种周跳探测与修复的二步法.首先对信号进行小波多分辨率分析,根据小波系数的模极大值点的位置准确探测出周跳发生的历元;然后对周跳两侧的信号采用神经网络进行分别预测,通过对比预测值的不同来确定出周跳的大小,从而实现了周跳的修复.文末,利用实测的相位数据,验证了方法的可行性与有效性.     

GPS载波相位周跳探测与修复方法研究*

分析了周跳发生的原因及其特性,提出了一种周跳探测与修复的新方法。首先对载波相位测量数据进行小波变换,根据小波系数的模极大值点的位置探测出发生周跳的历元;然后根据时间序列分析理论,建立了载波相位测量数据的组合预测模型,并根据模型预测周跳发生时刻的载波相位值,与实际测量值比较确定周跳的大小,从而修复周跳。利用实测的相位数据,验证了方法的可行性与有效性。     

GPS矢量观测确定载体的三轴姿态

利用ＧＰＳ确定姿态是９０年代兴起的一项新技术,ＧＰＳ可为载体提供全球、全天候、精度稳定的三轴姿态,使ＧＰＳ成为可同时测量位置、速度、时间和姿态甚至角速度的１３维全能型敏感器。本文从理论和实验两方面研究了基于ＧＰＳ的矢量观测定姿算法,包括两种基于矢量观测的定姿算法和３种形式的载波相位观测量转换为矢量观测的方法,研究了ＧＰＳ星座对此类转移精度的影响。取得了较满意的实验结果,验证了算法的有生和理论分析的     

基于GPS的短基线姿态系统研究

设计一套基于全球定位系统(GPS)载波相位测量的短基线姿态系统。给出了系统的硬件结构,研究了一种综合利用QR分解法与卫星基线几何分布的模糊度解算方法,同时,提出了一种非单位向量的四元数姿态解算方法。经过静态和动态实验证明该系统可行。在基线为0.36m的条件下,星历收集完成后在30 s内可以计算出姿态角、偏航角,计算精度可以达到0.5°。     

星载双频GPS载波相位周跳的实时探测与修复

提出一种新的实时方法探测和修复高动态环境下的GPS载波相位周跳。该方法仅使用单站星双频GPS伪距和载波相位数据,而且其每颗星的数据处理是独立的,所以没有最小卫星数的限制。周跳探测时,在相邻历元间时间差模型基础上建立卡尔曼滤波模型,根据滤波残差探测大周跳(>4周),然后用电离层残差法完成对小周跳(≤4周)的探测;周跳修复时,先使用两步卡尔曼滤波的质量控制方法修复周跳到小周跳范围,最后用电离层残差法完成周跳修复。使用该方法处理1 Hz采样CHAMP卫星数据,结果表明,该方法可以有效可靠地对载波相位周跳进行探测和修复。而且该方法需要的信息量和计算量小,算法易于计算机实现,适合应用于实时周跳的监测。     

检测GPS载波相位中周跳的R+1法

提出一种检测全球定位系统（GPS）载波相位信号中周跳的新方法,该方法是在同步观测序列中选出R个连续历元的观测作为正常观测,也叫拟准观测,使用拟准检定法检测相邻历元的观测值中的周跳。如果发现周跳,随即对该周跳进行修复,然后移动一个历元继续探测和修复。还提出了两种初始化的方案：多项式拟合法和最小二乘平差法。模拟试验表明R＋1法可以用来检测和修复发生在一个观测序列中单个的或连续的周跳,也可以检测和修复同时发生在多个观测序列中的周跳,还可以检测发生在基准星上的周跳,对于双差载波相位,可以检测到小至1周的周跳。     

电离层活跃期三频周跳探测与修复方法

电离层活跃时的周跳探测与修复是全球卫星导航系统（GNSS）数据预处理的难点,针对电离层活跃期内周跳难以正确探测和修复的问题,提出采用滑动窗口滤波预测电离层延迟变化量,进而对周跳探测组合进行电离层延迟校正,从而正确探测并固定周跳。首先以99%的成功探测率和1%的漏检率,筛选出最优的周跳探测组合,然后再对第三周跳探测组合进行电离层延迟校正。通过实验分析,所采用的方法能正确探测并固定所有的周跳。     

基于微机械惯性器件的GPS实时姿态测量系统

实现了基于微机械惯性器件的GPS单基线实时姿态测量系统,可以实时可靠地获得大范围作业系统的姿态信息.采用MEMS陀螺仪与倾角传感器构建的低成本惯性姿态测量系统(IAMS),由GPS测姿获得初始对准并控制误差传播,在发生丢星、周跳等情况时,利用IAMS实现单历元快速整周模糊度解算.同时实现了基于FPGA和浮点型DSP的硬件系统.实验表明:提出的方法能高精度、实时、可靠、稳定地获取姿态测量数据,满足测姿过程中计算量小、简洁易行的应用需求.     

GPS姿态传感器的数学原理和实现

详细描述了GPS姿态传感器的数学原理 ,给出了一种基于基线长度约束和最小二乘方法的模糊度搜索算法 ,得到了预期结果 ,经过静态和动态车载试验证明GPS姿态传感器切实可行 ,在基线长度为三米的条件下 ,航向角精度优于 0 1°。     

电子磁强计在GPS快速定姿中的应用

本文首先应用最小二乘误差补偿算法来校正磁强计的航向角,这样可以提高系统的定姿精度;然后再利用校正后的姿态角信息来应用到GPS快速定姿中,将校正后的姿态角信息应用到多分辨率算法中,能够大大提高系统的快速性和姿态角的精度。     

GPS姿态测量系统在高精度计程仪速度标定中的应用

文章为解决高精度计程仪速度标定问题,利用Trimble MS860 DGPS姿态测量系统提供的航向、位置和时间信息,建立了舰船高精度速度参考测量系统。试验表明,这一新方法不仅可以有效完成计程仪速度精度标定,还实现了自动化测试和数据集中采集,克服了以往方法上的不足。     

多分辨率算法在磁强计辅助GPS定向测姿中的应用

基于多分辨率算法的姿态角搜索算法，能够提高模糊度的计算成功率，但基于多分辨率算法的姿态角搜索算法需要先验的姿态角信息，而电子磁强计能提供较为准确的姿态角信息，所以我们可以利用其姿态角信息来应用到GPS快速定姿中。将其姿态角信息应用到多分辨率算法中，这样能够大大提高系统的快速性和姿态角的精度。     

基于帧差时空特征的步态周期检测方法

针对传统基于可穿戴传感设备步态周期检测方法需要用户高度配合的问题,本文采用计算机视觉的方法来研究高精度步态周期检测算法。受帧差法的启示,本文设计一种全新的步态图像表达特征 帧差步态时空特征,该特征不仅蕴含了步态运动的空间,还含有步态运动的时间信息,能较好地表达步态运动周期中的各个状态。基于帧差步态时空特征,设计足趾离地状态检测算法,进而实现步态周期的自动检测。实验结果表明,本方法能精确检测步态周期中的足趾离地状态帧。     

基于超球面采样UDUTUKF算法的炮弹姿态测定

针对炮弹发射时冲击性高、惯性飞行和飞行时间短的特点,提出一种基于超球面采样的UDUT无迹卡尔曼滤波算法(SS-UDUTUKF),估算炮弹运行姿态。针对炮弹运动规律的特殊性,建立系统的线性状态方程和非线性量测方程,采用三个微机电加速度计作为惯性测量单元测量比力矢量。采用UDUTUKF算法估计非线性系统的状态,抑制滤波的发散,提高滤波的稳定性。SS-UDUTUKF滤波算法具有很好的数值稳定性,能防止估计误差方差阵失去非负定性和对称性,可有效的抑制由于计算舍入误差而造成的滤波不稳定的问题。在三轴飞行测试转台上的仿真实验表明该算法具有很高的估算精度,满足炮弹姿态实时测定的要求。     

GPS动态姿态数据测量与采集系统的设计与实现

文章基于DGPS和GPS／INS完成了动态姿态数据测量与采集系统的设计，在分析了系统软件组成及设计难点的基础上，利用软件开发平台C＋＋Builder 6．0完成了软件设计，实验表明该系统有效满足了工程需要，具有一定实用价值。     

基于矩阵星图识别算法的卫星三轴姿态确定方法研究

针对基于星敏感器的三轴稳定卫星姿态确定系统,总结比较了目前用于姿态确定的常用姿态敏感器的性能,引出了星敏感器的核心-星图识别算法,进而分析比较了当前星敏感器星图识别相关的几种算法的优缺点,重点研究了栅格算法;并在此基础上,提出用矩阵星图识别算法,建立了基于矩阵星图识别算法进行卫星三轴姿态确定的数学模型,从而简便、快捷地求出卫星任意时刻的三轴姿态参数;最后利用Matlab分别实现了用栅格算法和矩阵法进行星图识别的仿真,验证了矩阵识别算法的优点,对于研究卫星姿态确定和提高星图识别算法的效率和精度有一定的参考价值.     

航姿系统矢量场传感器校正的双内积法

三轴磁强计与加速度计广泛用于航姿系统中,针对其误差补偿问题,提出一种基于双内积的校正方法。该方法利用了地磁场和重力矢量自身模值守恒,以及二者在旋转轴上投影的不变性。该方法能克服基于椭球拟合的校正方法无法补偿非对准误差的缺陷,实现三轴磁强计及加速度计的完全校正。实验结果表明,该方法能有效改善航姿系统的精度且操作简便。