利用外部辅助信息解决双星定向中的模糊度确定问题

由于我国双星系统载波相位信息少,且对地静止,难以直接利用多星系统(GPS、GLONASS等)解模糊方法进行双星定向。针对此种情况,本文提出了一种基于外部辅助信息的模糊度函数方法来确定单差模糊度参数初值,并详细分析了外部辅助信息的精度要求。进行了仿真实验,结果表明:当基线长度为2米,原始载波相位测量精度为1%周时,只需外部姿态传感器提供精度不低于1 70°的辅助方向信息,即可以约98 60%的高成功率正确确定模糊度参数。该项技术可辅助惯导系统实现快速初始对准。此外,采用多天线配置,利用INS提供概略姿态信息可实现双星实时定姿,并可进一步发展为双星/INS组合导航系统,从而极大地扩展应用领域。     

利用旋转基线方法进行双星快速定向

我国双星定位系统载波相位可观测信息少，且对地静止，难以直接利用传统的多星系统(GPS、GLONASS等)解模糊方法进行双星定向。针对此种情况，提出了一种旋转基线确定单差模糊度参数初值的方法，总定向时间不超过50秒，从而可实现双星快速定向。并且通过多位置观测，具备一定的周跳检测能力。进行了仿真实验，结果表明：当基线长度为2米，原始载波相位测量精度为1％周时，定向精度优于偏航角0．045度、俯仰角0．048度。该项技术应用于惯导系统的初始对准，可实现快速寻北，大幅减少其对准时间。此外，与双星无源定位系统结合，可组建一套我国完全自主的无源快速定位定向系统，大大提高了隐蔽性，对于我军的炮兵阵地联测意义重大。进一步，将双星与INS进行组合导航，应用前景广阔，因此该项技术具有较深的研究开发潜力。     

一种新的GPS单频单历元定姿算法研究

将全球卫星定位系统(GPS)单历元的L1波段的载波相位和码相位观测方程进行组合求解整周模糊度的浮点解。基于对浮点解与固定解间关系的分析,提出了一种将低精度浮点解映射到固定解的方法,降低了最小二乘降相关平差(LAMBDA)算法对高精度浮点解的依赖性,避免了多个历元求解高精度浮点解,实现了单频、单历元的整周模糊度估计。实际数据测试结果表明:算法的成功率大于95%,能有效地实时解算动态姿态。     

基于改进LAMBDA算法的GPS载波相位测姿技术研究

首先研究了利用多天线GPS载波相位测姿的基本原理,其中初始整周模糊度是解算载体姿态的关键。进而引入了一种改进的LAMBDA算法,该算法运用矩阵变换等数学方法在很大程度上削弱了模糊度之间的相关性,并结合基线长度检验方法筛选出正确的模糊度值。借助以Superstar接收机为核心的测姿系统,进行了航向角和俯仰角的静态测试验证,实验测试表明该系统能够实时有效地测量载体的姿态,满足低精度测姿系统的要求。     

多基线组合求解深空航天器载波相位模糊方法

针对深空航天器高精度定位需求,提出多基线组合求解载波相位模糊方法,获得比群时延更精确的相时延,极大地提高无线电干涉测量精度。首先建立多基线组合求解载波相位模糊的数学模型,推导该方法对长短基线组合的约束条件。然后利用美国甚长基线阵(VLBA)对本文方法进行仿真校验,结果表明航天器定位精度可以达到纳弧度量级。最后结合我国已有干涉测量网,分析在我国未来深空探测任务中采用多基线组合测量载波相时延的可行性,给出满足方法约束的站址选择建议,可为我国深空导航无线电干涉测量技术的发展和深空测控网的完善提供参考。     

一种改进蚁群算法的DGPS整周模糊度求解

为了更精确地解算DGPS整周模糊度,把仿生学中的蚁群算法应用到模糊度固定解搜索环节,并在传统蚁群算法的基础上引入自反馈因子,改善了传统算法在整周模糊度解算中收敛速度慢、易于陷入局部极小的缺点。实例结果表明,在和LAMBDA算法的1000个历元对比实验中,改进蚁群算法的搜索成功率要优于LAMBDA算法,且接近百分之百,利用改进蚁群算法解算的基线长度精度可达毫米级,证明该算法在实际应用中的可行性。     

基于基线延长的高精度北斗双星系统快速定向算法研究

由于北斗定位系统的两颗卫星位于赤道的同步轨道，对地静止且可观测的载波相位信息少，因此传统多星系统求解整周模糊度进行定向的方法难以直接利用。针对此情况，利用延长基线可改变卫星-天线几何关系的方法，求解载波相位的整周模糊度，化不利为有利，实现双星的快速定向。针对基线在不同区域不同姿态下的仿真表明：当测试条件为基线原长1．5m，延长倍数为4时，载波相位测量精度为1％周，可实现优于0．1。的方位精度和0．05。的俯仰精度，如果延长基线或增加延长倍数，还可取得更高精度，证实了该方法的可行性和高精度性。同时由于该方法的基线安装机构简单可靠，使用时便于展开，因此可应用于环境复杂的快速定向场合。     

基于几何无关模型的GNSS三频模糊度解算方法研究

针对模糊度估计受多径误差以及基线长度等影响而无法可靠保障运动情况复杂多变的动态测量问题,提出了一种新的三频模糊度动态快速求解算法。该方法利用模糊度估计成功率确定CIR法和LAMBDA法的适用范围。仿真及试验结果表明,该方法在保证模糊度估计可靠性的同时,还缩短了处理时间,适用于周围环境变化剧烈及载体运动情况复杂多变的实时动态测量。     

基于二维单基线的单星高精度无源定位算法

针对长短基线干涉仪定位系统设备量大、系统复杂的问题,提出了基于运动学原理的单星高精度无源定位技术。以模糊相位差和相位差变化率为观测量,并采用三通道二维单基线阵列构型,充分利用长基线相位差定位精度高的特点,并结合相位差变化率的无模糊特性,通过粒子群改进算法实现高精度的定位。仿真结果表明,该算法定位精度高,定位性能接近CRLB。     

基于M-W组合的中长基线RTK定位方法研究与实现

介绍一种实现GPS中长基线实时动态(RTK)定位的方法,研究基于M-W组合搜索双频GPS载波相位模糊度的方法,最终使用消电离层LC载波相位组合观测量进行相对定位。车载试验结果表明,对于双频GPS接收机,流动站距离基准站50km以内,使用本方法RTK定位可以达到5cm(RMS)的点位精度。     

一种多源测距与视觉惯性融合的月球车定位方法

针对月球车月面探测活动任务中对高精度定位的需求,当前视觉惯性定位方法存在误差累积,并且在缺乏先验环境信息时无法消除,基于三角测量原理的无线电定位方法可以通过测量接收端到至少三个不同发射端的距离来确定目标物体位置,但需要架设三台以上基站,因此难以满足月面环境下大范围定位的需求。文章提出了一种基于基站无线测距和视觉惯性里程计融合定位方法,以解决上述定位手段存在的问题。该方法首先利用视觉惯性里程计构建的环境模型将WIFI、UHF和UWB三类无线电基站测距信息进行融合,然后将测距结果和视觉IMU信息进行位置联合解算来确定月球车位置,最后在Matlab和Gazebo软件平台上进行仿真验证,在距离基站最远行进1500米的条件下实现了0.92米定位误差。实验结果表明,该方法能够在满足月面探测任务对于精准定位的需求。     

基于GPRS技术的地理信息系统

无线分组传输服务 (GPRS)在地理信息系统 (GIS)中的应用 ,主要体现在为 GSM网覆盖范围内提供较高速率的数据传输 ,采用的全球卫星定位 GPS技术、利用 GSM的 GPRS业务作为地理信息系统的定位和调度信息传输的无线网络平台。采用数字移动通信 GSM技术、GIS地理信息、线性规划等技术相结合 ,已在各个领域得到了广泛的应用。与以往的无线网定位系统相比它 ,具有覆盖范围广、适用范围广、组网方便、使用方便、保密性好、实时性好、速率高、容量大、实时在线等优点     

应用激光测高仪提高测绘卫星定位精度的研究

双线阵立体测绘卫星定位对外方位元素的测量精度要求高,然而布设控制点成本高,缺少全世界范围内的控制点。针对这一问题,提出应用星载激光测高仪提高定位精度的方法。首先,分析了双线阵立体测绘卫星和激光测高仪的误差特性,即测绘相机定位精度受外方位角元素影响比较大,激光测高仪高程精度受角元素影响相对较小。然后,论证了用激光测高仪提高定位精度的可行性。在相同的卫星平台定向辅助数据下,激光测高仪高程精度要比测绘相机高得多,可以作为高程约束提高定位精度。最后,应用光束法平差原理对激光测高数据作为高程约束进行了仿真试验。结果表明,加入激光测高数据可将双线阵立体测绘卫星的高程精度由8.0m提高到约3.5m。此方法可为实现全球无控制点测绘提供一定参考。     

A vectorial bootstrapping approach for integrated GNSS-based relative positioning and attitude determination of spacecraft

Traditionally in multi-spacecraft missions (e.g. formation flying, rendezvous) the GNSS-based relative positioning and attitude determination problem are treated as independent. In this contribution we will investigate the possibility to use multi-antenna data from each spacecraft, not only for attitude determination, but also to improve the relative positioning between spacecraft. Both for ambiguity resolution and accuracy of the baseline solution, we will show the theoretical improvement achievable as a function of the number of antennas on each platform. We concentrate on ambiguity resolution as the key to precise relative positioning and attitude determination and will show the theoretical limit of this kind of approach. We will use mission parameters of the European Proba-3 satellites in a software-based algorithm verification and a hardware-in-the-loop simulation. The software simulations indicated that this approach can improve single epoch ambiguity resolution up to 50% for relative positioning applying the typical antenna configurations for attitude determination. The hardware-in-the-loop simulations show that for the same antenna configurations, the accuracy of the relative positioning solution can improve up to 40%.     

基于GPS RTK技术的惯导平台误差模型辨识

对在惯导平台车载试验误差模型辨识中使用全球卫星定位系统（GPS）载波相位差分（RTK）法进行了研究。建立了系统的状态与量测方程,将GPS RTK的整周模糊度作为一个状态进行估计,用基于平方根滤波的Kalman滤波器以防滤波发散。仿真结果表明：与单点定位GPS和伪距差分定位相比,GPS RTK法可明显提高辨识精度。     

BDS分集接收机高精度定位技术研究

传统BDS（BeiDou Navigation Satellite System,北斗卫星导航系统）分集接收机在定位时,直接使用每个天线的卫星信号,导致定位位置点不明确,定位精度较低。针对该问题,提出了一种高精度的分集定位技术。首先,给出了一种基于通道码相位的天线时延标定算法,以消除不同天线的硬件时延差异;然后,介绍了一种不依赖于外部姿态信息计算北斗坐标系下天线基线向量的方法,并对计算精度进行了理论分析;最后,介绍了一种考虑天线时延和基线向量的分集定位解算算法,通过将定位结果归算至基准天线,明确了定位位置点,从而提高了定位精度。在室外静态环境条件下进行了对比测试验证,结果表明：该定位技术使BDS分集接收机的定位精度得到了明显提高,达到了单天线的定位精度。     

单星多普勒变化率无源定位精度分析

单颗卫星无源定位侦察平台具有成本低、系统简单、研发周期短等特点,是各国军事技术发展的重点和热点。围绕基于多普勒变化率的单星无源定位新技术,研究了该技术条件下定位精度与多普勒变化率测量精度、载波频率测量精度、高程假设误差、卫星定轨精度等因素的关系,并通过计算机仿真给出结论。     

基于Hexapod的精密跟瞄平台研究

针对精密光学设备的空间应用,设计了基于并联机构的空间高稳定精密跟瞄系统。利 用所设计的宏／微双重驱动复合作动器和精密铰接元件,研制了精密跟瞄Hexapod平台原理 样机,考虑到精密跟瞄系统的特点,开发了包括宏动控制系统、微动控制系统和检测系统在 内的实验测试系统,并利用实验初步测试了Hexapod平台原理样机关键性能。由实验结果可 知,平台原理样机的转动范围超过10°,最高开环转动速度大于5 deg／s,经压电微动部 分补偿后的平台静态定位误差小于5 μrad,通过主动控制使扰动振幅衰减至噪声水平 ,可用于驱动有效载荷以较高的速度在较大范围内搜索目标并具有较好的静态定位精度和稳 定性。
     

无人集群组网系统相对定位技术研究

针对大规模无人集群在卫星导航拒止环境下的相对定位需求，研究一种基于无人集群自组网数据链测距的相对定位技术，通过集群组网测距信息构建广义距离平方阵，经过双中心处理化和特征值分解后即得到相对定位结果，最后通过仿真评估了该方法在不同测距误差和不同集群规模下的定位精度。结果表明：测距误差是影响定位性能的最主要误差来源，当节点数大于30时定位误差受节点个数影响较小。     

基于Hatch滤波法的GPS伪距差分定位分析

利用Hatch滤波法对导航数据进行伪距差分定位研究,对单频接收机采用Hatch滤波法时电离层的影响做进一步研究,分析电离层风暴对定位精度的影响。为了提高定位精度,采用Hatch滤波法辅助的差分定位技术,对解算过程进行详细分析,并通过MATLAB软件对数据进行处理仿真,验证利用差分Hatch滤波法提高定位精度的可行性。