一种多卫星导航系统快速选星算法研究与仿真

多卫星系统导航时,可见星数目大幅度增加,导致导航解算运算量成几十倍增长,加重了用户接收机尤其高动态接收机的负担。针对传统选星算法在卫星数目较多时耗时太长,无法满足导航实时性要求的问题,提出了一种适用于多卫星导航系统选取多颗次优星的快速选星算法,通过建立多卫星导航系统的几何精度因子（GDOP）分析模型,基于可见星仰角及方位角的分区、筛选,给出了被排除卫星的分布规律。仿真结果表明,在损失较少定位精度的情况下,可大大减少导航定位解算的运算量。     

GNSS/SINS紧耦合选星算法研究

通过分析全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)和捷联惯性导航系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)紧耦合导航系统中最小GDOP法的现有问题,提出一种改进的GNSS/SINS紧耦合选星算法。该算法的主要步骤包括:首先将可见卫星进行伪距异常值检测,并剔除异常值卫星;然后根据卫星的分布特点,利用卫星仰角信息选取最大的一颗作为天顶星,最后将剩余可见卫星随机组合选取三颗卫星和天顶星组成四颗星,得到最终的选星方案。经过与最小GDOP法仿真对比,该算法计算量明显减小,且在保证定位精度的前提下,减少了计算的卫星数目,降低了运算量,具有较好的选星效果。     

GPS/北斗组合卫星导航系统快速选星算法

为实现GPS/北斗组合卫星导航系统的快速选星,提出一种基于几何布局的快速选星算法。根据最优选星方案的卫星分布特点,利用卫星高度角和方位角信息实现卫星的区域划分,应用代价函数法对中仰角区域的卫星进行筛选,得到最终的选星方案。与最优选星算法相比,该算法计算量明显减小;仿真结果表明,该算法能将几何精度因子(GDOP)控制在小于2.5的范围内,具有较好的选星效果。综合考虑算法复杂度和选星效果,基于几何分布的快速选星算法能够满足航空航天等对精度和实时性要求较高的领域的需求。     

一种新的卫星导航系统快速选星方法

 从几何精度因子(GDOP)与星座几何布局的关系出发,提出了用于多星座卫星导航系统的快速选星方法——几何布局选星法.该方法以满足定位要求为前提,按卫星在星座中均布为原则来进行选星.仿真结果表明,相对传统GDOP选星法,计算量减少99%以上,而GDOP满足要求,同时,选星数较少且简洁快速,有效满足了选星求解的实时性和精度要求.     

多卫导组合系统的快速选星算法研究

 分析了多卫导组合系统几何精度因子(GDOP)与可见星仰角和方位角的关系,并由此提出了一种适用于多卫导组合系统的快速选星算法,首先提出了选星前后GDOP相对比值随选星数增加的负指数衰减模型,使用户可根据对定位精度的具体需求实时确定所需次优星数,其次基于可见星的仰角将所有可见星进行分类:低仰角区、中仰角区和高仰角区,最后通过可见星方位角的排序、作差,给出了中仰角区被排除卫星的分布规律,实现间接选星.仿真结果表明,该算法相对于传统的选星算法计算量大大减小,并在损失约12%的GDOP值的情况下,可有效减少近50%的导航运算量.     

GPS与DTMB组合定位系统的改进选星算法研究

针对GPS卫星信号在楼群密集的城市和室内存在定位盲区而无法单独完成定位的难题,提出GPS-DTMB组合导航定位方法。在多源信号组合导航定位系统中,为了解决导航定位精度与运算复杂度间的矛盾,研究改进的加权行列式选星算法在GPS与DTMB组合定位系统中的可行性,与传统最小GDOP选星算法相比较,改进的选星算法具有运算复杂度低、计算消耗时间短的优点,并且对比分析在不同的组合卫星数目中,该算法与直接利用传统最小GDOP选星算法相比较的偏差大小,仿真表明,在15种组合卫星中,偏差小于0.1的概率在90%左右,能够得到满意的性能,证明了此方法的实用性。     

卫星导航几何精度因子的计算及选星方法

本文针对卫星导舷接收机信息处理单元，提出了适用于卫星导航的几何精度因子具体算法及详细的选星方法，该方法具有简单实用、工程易实现的优点，具有较强的适应性。     

基于多目标模拟退火算法的导航卫星激光星间链路拓扑动态优化

根据激光星间链路的技术特点,并考虑导航卫星星间链路需兼顾通信、高精度测量与自主定轨的多重要求,研究了全球导航卫星系统(GNSS)激光星间链路拓扑的动态优化问题。采用有限状态自动机(FSA)思想建立了一种导航卫星激光星间链路的链路周期表。综合卫星平台、轨道动力学、激光终端捕获跟踪性能等工程约束条件,以网络时延和链路空间位置精度因子(PDOP)作为通信性能和高精度测量的量化指标,建立拓扑的多目标优化模型。提出一种基于多目标模拟退火算法(MOSA)的改进算法,求解全局最优拓扑结构,并在某卫星或某条激光链路不可用时进行动态优化。此外,还设计了一种避免冲突的链路交叉算法,改进了多源最小时延路由算法。仿真结果表明:在包括24颗MEO和3颗IGSO卫星的GNSS中,经该算法优化的拓扑结构具有良好的通信和测量性能,能够有效改善网络时延、PDOP值;当个别卫星或个别激光链路不可用时,改进算法计算出的拓扑结构仍能较好地兼顾高速通信与高精度测量性能。     

一种快速选择GPS卫星的方法及其应用

基于给定的门限误差,以搜索相同卫星数目组合的最小定位中误差为计算准则,提出一种快速选择GPS卫星的方法,理论分析和实例计算结果表明：采用该方法选星作定位计算的精度和速度均优于以搜索4颗卫星结合的最小几何精度因子（GDOP）为计算准则的常规选星方法,并有效地抑制信品比观测历元可能出现的极大定位误差。说明该方法有于GPS导航数据处理的合理性,可行性。     

一种GPS/BDS双模导航系统的选星算法

为解决传统选星算法中定位精度与计算GDOP复杂度之间的矛盾,提出一种改进的快速卫星选择算法。通过利用卫星的高度角和方位角信息划分区域,剔除信噪比小于一定门限的卫星,应用牛顿恒等式的GDOP计算方法,最终确定选择6颗卫星进行定位。用于较少周期计算的最佳卫星几何分布划分区域可以极大减少运算量,理论分析和实验结果表明,与最小GDOP算法相比,在略微牺牲定位精度的情况下,所提算法计算量显著降低,而定位精度优于Quasi-Optimal算法,证明了该算法的有效性。     

基于RMSprop的高精度GNSS-R镜点快速预测算法

从全球导航卫星系统反射信号(Global Navigation Satellite System Reflectometry,GNSS-R)测高应用中对镜面反射点的高精度需求出发,利用GNSS-R空间几何位置关系和机器学习中的RMSprop(Root Mean Square Prop)算法对镜面反射点问题进行研究,提出...     

伽利略／GPS组合系统定位算法研究

采用多卫星导航系统组合可提高导航定位的精度，但仿真发现Galileo／GPS组合系统的一般最小二乘算法定位精度反而不如Galileo系统。本文分析了该现象的原因，提出采用加权最小二乘和卡尔曼滤波的方法。仿真表明卡尔曼滤波方法定位精度最高，但存在计算量大的问题，对此提出基于选星的改进措施，在保证定位精度的前提下，使计算量得到有效减少。     

面阵式极轨卫星对月观测快速预报模型

对月辐射定标是遥感卫星星上定标重要的手段之一,而对月辐射定标的首个关键问题是选取合适的观测时机.提出了一种适用于面阵相机的对月观测快速预报模型,首先通过固定时间步长确定时间窗口的分布范围,随后选取月球在卫星视场方向上的投影圆上的若干等距离的散点,精确判断月球与卫星视场的几何关系,并采用斐波那契搜索法快速计算月球进入、离开相机视场的时间窗口.仿真实验结果表明,所提模型与传统的跟踪传播算法相比,计算量降低,时间性能提高,预报结果更准确.所提方法与Satellite Tool Kit (STK)方法在可视性计算准确度上的平均偏差为亚秒级.     

基于层次滤波器结构的卫星故障检测隔离

随着GPS/SINS组合导航系统应用领域的拓展,GPS完好性问题越来越受到关注。为快速有效地检测隔离GPS卫星慢变故障,提出一种层次滤波器结构,采用伪距量测的滤波算法,基于该结构完成了SINS/GPS组合导航算法和故障检测隔离算法的设计。以4颗星为例,仿真验证该方案不仅可以准确检测隔离慢变故障,而且可以使用未受故障卫星污染的滤波器继续进行导航解算。     

靶场试验BD/GPS测量系统组合选星算法

针对靶场试验多星测量系统接收机的应用,为了提高导航系统的定位精确度,将北斗(BD)与全球定位系统(GPS)进行组网增加可见星。在分析几何精度因子(GDOP)与定位精确度关系基础上,提出一种模糊选星方法,对组网卫星星座进行优化组合。仿真结果表明,不论是单一系统还是双系统,模糊选星算法精度因子接近当下时刻最优,且组合系统在可见星和精确度方面优于单一定位系统,其研究结果对北斗系统的精确度验证和多星测量系统接收机在靶场的应用具有重要参考意义。     

卫星无线电定位业务在我国的发展前景

一、国外发展概况卫星无线电定位业务(Radiodetermination Satellite Service,缩写为RDSS)系统是通过卫星进行无线电通信、测距、用计算技术确定用户的精确几何位置,并将此信息传送给中心站和其它用户的系统。该系统包含了导航(物体获得自己的位置信息)、定位(其它用户获得物体的位置信息)和移动通信(可适用于移动物体及边远农村地区的稀疏通信)的功能。在此     

MIMO场景下的低轨卫星选星算法

低轨(LEO)宽带星座卫星通信作为地面5G无线通信系统的重要补充,始终面临地面可视卫星数量大、传统选星算法计算复杂度高等难题。为实现高效的卫星分组选择算法,基于多输入多输出(MIMO)系统原理,以大尺度路径损耗模型为基础,结合递减卫星选择算法,从而以较低计算复杂度、更快收敛速度有效逼近最优容量性能。该算法在典型LEO星座系统构型下通过数值仿真得到了验证,为未来5G低轨卫星星座通信传输方案设计提供了一种参考思路。     

GNSS接收机长码快速直捕技术研究与实现

针对全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收机中的长码快速直捕算法,对基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的循环相关算法和多段匹配滤波器+FFT算法的原理和架构进行了详细分析,同时将阵列天线技术应用于GNSS接收机上,提高了低信噪比下的长码直捕性能。在同一个硬件平台上,2种算法都得到了很好的工程实现,并对试验数据进行了分析和比较。结果表明2种算法各有优缺点,在较低的信噪比和高动态的环境下均能快速有效地完成长码的直接捕获,对GNSS接收机的快速定位和导航具有一定的现实意义。     

融合黄金正弦和随机游走的哈里斯鹰优化算法

针对哈里斯鹰优化算法收敛精度低、易陷入局部最优的问题,本文提出了融合黄金正弦和随机游走的哈里斯鹰优化算法.首先,该算法在哈里斯鹰的探索阶段融合黄金正弦优化算法,增强算法的全局探索能力;其次,使用一种非线性能量指数递减策略,平衡算法的全局探索和局部开发能力;然后,在哈里斯鹰的开发阶段引入高斯随机游走策略对猎物进行随机游走,提升算法的局部开发能力;最后,在23个测试函数上进行实验,评估改进后的哈里斯鹰优化算法的寻优性能.实验结果表明,所提算法具有更好的寻优速度和寻优精度.     

在多模卫星导航接收机中集成IRNSS

IRNSS(Indian Regional Navigation Satellite System)是印度独立开发的区域卫星导航系统， 由 3 颗 GEO(Geostationary Orbit)卫星和 4 颗 IGSO(Inclined Geo-synchronous Orbit)构成，目前已经发射 3 颗卫星，整个系统预计于 2015 年建成。IRNSS 建成之后将对南纬 30°至北纬 50°、东经 30°至东经 130°的区域提供准确的定位服务，集成 IRNSS 的多模卫星导航接收机将对上述区域的用户带来更好的服务。本文描述了 IRNSS 卫星星座、信号特点、调制方式，分析了 IRNSS 的 SPS 信号与其他卫星导航系统信号的差别，给出了在多模导航接收机芯片上集成 IRNSS 的方式。