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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

复杂环境下的卫星导航选星算法

针对当前选星算法基于理性环境设计和在多系统兼容接收机中运算量巨大的问题,从复杂使用环境模型出发,提出了具有运算量小、各种使用环境下均能保持较好星座构型的复杂环境选星算法。仿真分析结果表明该方法在运算量方面大幅度优于其他算法,全局几何精度因子(Global Dilution of Precision,GDOP)在理性环境下与其他方法接近,在复杂环境下优于其他方法。     

X射线脉冲星导航系统选星方法研究

针对X射线脉冲星导航(XPNAV)系统的选星问题,该文研究了脉冲星可见性、品质因子及空间分布对脉冲星优选的影响。分别建立了第三体阴影遮挡,X射线干扰源影响以及X射线探测器视场角限制造成脉冲星不可见的约束方程;分析了基于克拉美罗界的脉冲星品质因子评价公式;提出了脉冲星组合加权几何精度因子(WDOP)的计算方法,并证明了加权几何精度因子值随着脉冲星观测数量的增加而减小。最后设计了一种基于查表法的脉冲星选星方法。仿真结果表明,设计的脉冲星选星方法可以有效地从适合导航的脉冲星中优选出最佳脉冲星组合。     

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。     

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.     

新的GPS自适应阵的选星方法

提出了2种新的自适应阵选星方法：加权GDOP准则下的自适应阵选星方法给出了自适应阵选星的性能极限；为减少计算代价，提出近似加权GDOP准则下的自适应阵选星方法。这2种自适应阵选星方法的性能均全面优于常规GPS选星方法，不但定位精度有明显提高，而且干扰环境下的卫星信号可用率从40％分别提高到60％以上和90％以上。     

BDS/GPS组合导航定位研究

导航系统组合处理有利于提高导航定位的精度及可靠性。普通组合处理采用将不同系统的误差方程来联合求解,计算相对容易,但是会受到卫星几何分布和外部观测条件的影响。针对普通组合处理方法的缺点,改进组合处理方法利用了不同导航系统时差在一段时间范围内波动不是很大且比较稳定的特点,对导航系统时差进行了建模平滑处理,再利用得到的导航系统时差进行组合导航定位处理,并利用实测数据分析了BDS/GPS组合导航定位的效果。实验结果表明,该方法可以显著提高组合定位的精度及稳定性,尤其在各种恶劣条件,如卫星接收数减少的情况下可继续提供定位服务,提高了导航系统的可用性。     

一体化BDS/GPS卫星导航接收机设计与实现

提出了一种一体化 BDS/GPS 卫星导航接收机设计方法，利用 Ansoft HFSS 仿真设计软件进行了天线设计，使用低噪声放大器、声表面滤波器、卫导芯片等较少的器件完成了卫星导航接收机的设计。并对设计的卫星导航接收机进行生产、调试和测试，给出了测试结果。结果表明，该一体化卫星导航接收机可满足使用要求。     

JTIDS惯导GPS组合导航算法研究

针对JTIDS相对导航算法在实际应用中存在的不足,比如位置信息更新率较低、无姿态信息等,结合惯导系统、GPS卫导系统的导航优势,研究了JTIDS相对导航与惯导/GPS进行组合的导航算法,对两种导航算法即JTIDS/惯导组合导航算法、JITDS/惯导/GPS组合导航算法进行了仿真对比分析,验证了导航算法的有效性,仿真结果表明组合了GPS的导航算法比没有组合GPS的算法,较大程度提高了定位精度,仿真分析结果为实际工程提供了一定的理论参考。     

区间Kalman滤波在MSINS／GPS组合导航中的应用

在系统参数不确切已知或随时间变化时传统卡尔曼滤波算法无法直接应用.本文给出了一种处理系统参数不确定性的区间卡尔曼滤波算法, 该算法将参数变化的系统建立成区间模型,并运用了一种较为简单的区间矩阵求逆方案.仿真验证了该算法在低成本MIMU/GPS组合导航数据融合中应用的可行性,在统计最优性能及迭代形式方面与标准卡尔曼滤波算法相当.     

惯性系下GPS/SINS紧组合导航算法研究

针对新一代远程空空导弹的特点,研究了在导弹发射惯性坐标系下,基于伪距/伪距率的GPS/SINS紧组合导航算法,推导了该坐标系下的惯导一阶误差传播方程,建立了该坐标系下GPS/SINS组合导航系统的状态方程和量测方程,并进行了相关数学仿真验证。仿真结果表明,在该坐标系中GPS/SINS紧组合导航算法有较高的导航精度。     

CDKF在GPS/SINS组合导航系统非线性模型中的应用

GPS/SINS组合导航系统模型的非线性会导致扩展卡尔曼滤波（EKF）的估计精度降低。而中心差分卡尔曼滤波（CDKF）的新型非线性滤波方法,则利用插值公式对非线性系统的状态估计进行逼近,从而减小线性化误差对系统精度的影响。针对GPS/SINS导航系统的特点,建立了一种非线性误差模型,并将EKF与CDKF分别应用于组合导航系统模型中进行仿真比较。仿真结果表明,该算法简单易实现,且能满足系统在非线性模型下的导航要求,并具有较高的精度和收敛性。     

BDS与GPS融合定位在铁路站场的应用研究

为了提高铁路站场设备和维护人员管理效率,定位系统已经在铁路站场得到广泛应用,但在实际使用中都存在着精度和可靠度差的缺点,针对这一问题,提出将BDS和GPS两种定位系统融合,通过增加可定位卫星数量优化铁路站场设备和人员的定位测量,并对BDS与GPS融合定位过程的时空转换和选星算法进行研究,为BDS和GPS融合定位系统在铁路站场的应用优化提供了科学的依据。     

SINS/GPS全姿态组合导航系统的UKF算法研究

将UKF算法应用于SINS/GPS全姿态组合导航系统,给出了一种GPS测量姿态角的方法,推导了姿态角误差与平台失准角之间的关系,建立了系统的非线性误差模型,设计了UKF滤波器。仿真结果表明,将UKF算法用于SINS/GPS全姿态组合导航系统可以改善系统的可观测性,提高导航精度。     

一种低成本的SINS/GPS紧密组合导航

针对高速、高机动弹道导弹中捷联惯性导航系统/全球卫星定位系统(SINS/GPS)紧密组合导航系统在信息融合时,存在由于接收机时钟差引起量测信息值突变及量测数据时间同步的问题,提出了一种伪距差分的方法,能有效消除量测值的突变,保证滤波器收敛。在此基础上,采用多项式拟合外推的方法达到了时间同步精度要求。最后对改进后的系统进行静态和动态跑车实验,实验结果表明,该系统的水平位置精度达到了10 m,速度精度达到了0.2 m/s,提高了系统的导航精度,验证了该方法的有效性。     

车载GPS/DR组合导航系统数据融合算法研究

本文介绍了车载ＧＰＳ／ＤＲ组合导航系统的设计,建立了表示车辆加速度及影响组合导航系统定位精度的主要误差的数学模型。针对迭代扩展组合卡尔曼滤波算法中,由于ＤＲ系统误差的引入导致滤波效果不好的问题,提出了一种新的组合导航系统的数据融合算法。对实际跑车数据的处理结果表明,该算法在提高组合导航系统的定位精度及可靠性和完整性方面是有效的。