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。     

一种基于加权最小二乘载频估计的单星定位算法

随着现代电子信息技术的发展,卫星无源侦查定位技术被广泛应用,由于成本低廉,实现简单,单星定位技术脱颖而出.在单星定位技术中,载频估计的精度决定定位性能的优劣.硬件法测量载频成本较高,设计复杂,已有的软件测频方法迭代运算量大,且载频估计精度低,因此文章改进传统最小二乘测频方法,提出一种基于加权最小二乘载频估计的单星定位算法,对测频模型加权处理,消除异方差性质,使得载频估计精度提高27.20％,定位误差有效减小.此外,针对卫星轨道环境,分析了信号载频、信号时长等因素对定位结果的影响,可以从这几个方面设计特定的卫星轨道和通信信号,为提高定位精度提供新的思路.     

基于径向加速度精估计的PSO单星无源定位

针对传统单星无源定位方法定位精度较低的问题,文中提出一种基于径向加速度精估计的单星无源定位方法来实现单星对地球表面静止宽带信号辐射源定位。在通过测量脉冲到达时间(Time of Arrival, TOA)获得径向加速度精估计的算法基础上,采用粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法进行目标位置搜索,提高了定位精度,同时降低了计算量。分析并仿真了该方法定位误差与卫星状态参数、观测时长以及辐射源信号带宽、重频、持续时长等参数的关系。理论和仿真分析表明,该方法实现简单,计算量小,适用范围广,定位精度高。     

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。     

单站无源定位中角度变化率的测量方法研究

讨论了单站无源定位中角度变化率测量的问题.首先简要介绍了差分法、最小二乘拟合法和卡尔曼滤波法的测量原理,其次为了解决滤波模型非线性的影响,提出了一种并行分段处理的卡尔曼滤波方法,最后从数字滤波的角度,通过设计相应的低通滤波器对估计获得的角度变化率数据流进行处理,进一步提高了角度变化率的测量精度.仿真实验对比分析了所述几...     

最小相位误差单星无源定位法

基于卫星在不同位置测得的信号相位差,提出了一种用最小二乘使误差最小化的单星无源定位方法。给出了定位和去模糊的原理与计算方法,以及数学模型,建立了定位误差的解析表达式,用仿真验证了误差表达式。结果表明该法有一定的去模糊定位和单基线测量相位差定位能力。     

基于一种改进滤波算法的双天线单站无源定位技术研究

研究移动单站利用双天线对固定辐射源进行无源定位的技术。首先介绍联合相位差变化率、多普勒频率变化率和角度信息测距原理,考虑到双天线测角精度较低,提出一种观测域平方根稀疏网格积分卡尔曼滤波器(MSSRSGQKF)。这种滤波算法收敛速度快、精度高,并通过稀疏网格取点降低了算法计算量。仿真对比了基于MSSRSGQKF的定位方法与扇形网格搜索定位方法及粒子滤波定位方法的性能,证明基于MSSRSGQKF的定位算法收敛速度更快,收敛精度更高,计算量较小,整体性能更优。     

空对空单站被动跟踪体制与精度仿真分析

比较了空对空单站被动跟踪的只测角(BO)、角度相位差变化率和角度频率变化率三种典型定位跟踪体制的性能。基于状态及不同的测量模型,给出了扩展Kalman滤波(EKF)算法,讨论了测量精度对跟踪效果的影响。仿真结果表明:角度频率变化率体制的可观测性优于BO和角度相位差变化率体制;对辐射源匀速运动,观测器匀速运动即可跟踪;与BO测角体制相比,角度相位差变化率和角度频率变化率体制增加了观测量,跟踪收敛速度快。     

基于α¨-β滤波器的相位差滤波环设计

相位差变化率方法是一种比较有发展前途的单站无源定位方法。基于α β滤波器原理设计的相位差滤波环路 ,力图解决该定位法走向实用面临的两个重要问题———解模糊后的相位差数据的平滑和对应变化率数据的获取。仿真结果表明 ,文中所设计的滤波环路其输出的相位差及对应变化率数据的精度比较高 ,与理论分析结果相符 ,能够达到指定的精度要求。     

等高程运动假设的单星角度融合多普勒变化率跟踪方法

为实现等高程巡航空中运动辐射源的位置、速度的高精度估计，文章提出了一种在经纬高坐标系下，以目标的经纬度及正北正东方向速度为状态矢量建模，并融合角度和多普勒变化率的单星无源定位容积卡尔曼滤波（CKF）跟踪方法。仿真结果表明，该方法的定位误差及速度估计误差可达克拉美 罗下限（CRLB）。与在地心地固（ECEF）直角坐标系下建模相比，经纬高坐标系下等高程运动建模方式在收敛速度及位置、速度估计精度方面均有明显提升。     

The clock-aided RAIM method and it's application in improving the positioning precision of GPS receiver

The prediction precision of receiver clock bias (RCB) is an important factor in influencing the receiver autonomous integrity monitoring (RAIM) method augmented with it and improving GPS receiver positioning precision. According to the characters of the RCB series, a new prediction model in discrete grey form is presented in this paper, and then the initial value of the model is determined by establishing unconstrained optimised formula. The prediction model is utilised to augment RAIM method in order to identify faulty satellite and improve the positioning precision of GPS receiver. Experimental results show that the prediction model is fit for predicting the RCB series, and the RAIM method aided by it is feasible. The auxiliary RAIM method can not only enhance the efficiency of identifying faulty satellite, but also improve the positioning precision of GPS receiver obviously.     

星载GPS的毫米级编队卫星相对定位

在比较分析编队卫星相对定位与陆地相对定位技术的基础上,结合陆地相对定位技术和 卫星精密定轨技术提出了基于GPS进行编队卫星相对定位的方法及原理。文章采用2004年4月 1日到10日的GRACE卫星实测数据进行了相对定位计算,并采用KBR观测数据对本文相对定位 结果和JPL单独定轨结果进行了外部检核,检核结果表明：1. 与直接采用单独定轨结果相 比,该方法可以明显提高卫星的相对位置精度。2. 利用本文方法计算的两颗GRACE卫星相 对位置精度约为4.5 mm。
     

高精度天基多星时差无源定位算法研究

天基多星时差无源定位系统具有定位精度高、单星设备量小等优点,军事民用前景广阔。分析天基多星时差无源定位的原理,提出基于最大似然估计的定位算法,给出定位精度,并进行计算机仿真,验证了算法的有效性。该算法具有较高的工程应用价值。     

一种基于正弦波高精度互模糊函数的通信卫星干扰定位技术

通信卫星系统易遭到敌方恶意干扰、地面无意干扰，对通信卫星系统的干扰排查具有重要意义，而通信卫星系统的干扰定位一直是重难点问题。在双星定位互模糊函数算法的基础上，提出了一种基于正弦波高精度互模糊函数频差估计方法，同时针对利用两颗静止通信卫星实现干扰定位时主信号和辅助信号信噪比差异大、辅助信号微弱的问题，采用改进的互模糊度函数实现双星TDOA和FDOA的测量，完成对通信卫星系统干扰信号的定位。仿真试验表明，采用本算法，对通信卫星系统干扰信号的定位精度较高，满足系统实际运用要求。     

一种无源北斗/惯导闭环组合算法

提出了一种北斗卫星定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位算法。以伪距率为观测量,基于高稳定度用户时钟,结合北斗系统的热备份星,在三星共视下用两级卡尔曼滤波器对惯导进行闭环校正。给出了组合导航系统的构成,以及第一、二级滤波的数学模型。该法能根据收星情况在闭环与开环方式间稳定转换。仿真结果表明,此算法可提高丢星时组合导航系统的滤波定位精度,有效校正惯导的姿态误差角,并以较高的精度估计用户的三维速度。     

星载GPS天线相位中心偏差对定位精度影响的试验方法研究

介绍星载GPS天线相位中心偏差的概念,简要分析GPS天线相位中心变化对GPS定位精度的影响,并建立相应的数学模型。利用已有的多台星载GPS天线、载波相位测量方式的星载GPS接收机,进行GPS天线相位中心偏差测试以及接收机绝对定位精度、相对定位精度测试,测量、统计天线相位中心偏差与GPS接收机绝对定位精度和相对定位精度的对应数据,对误差模型进行验证。     

基于卫星导航定位应用的高空气象探测系统

高空气象探测系统是人们获取地球大气层内气象信息的不可缺少的常规手段,由于受到常规手段本身的制约,探测精度、机动能力等重要指标难以得到进一步的提高;通过发展在常规手段上集成基于卫星导航定位应用模块的空间应用技术,可以极大地改善其探测精度,提高其机动应用效能,同时,也拓展了卫星导航定位应用的新的领域,促进了卫星导航定位应用产业的发展。     

适用于CEI的GEO卫星相时延解算方法及试验

为解决在实际航天任务中利用连线干涉测量(CEI)技术进行高精度GEO卫星定轨以及共位GEO卫星相对定位时面临的载波相位整周模糊度难题，提出了一种基于卫星下行信号的多弧段融合相位模糊度解算方法，它通过相邻多弧段载波相位值和窄带信号群时延值的融合处理可精确获得无模糊载波相时延观测量。对提出的方法进行了性能仿真和实际外场试验验证，结果表明：在20 km基线上，利用北斗GEO卫星的伪码测距信号和天链卫星的测控信号均成功实现了S频段解载波整周相位模糊，相时延测量精度优于0.1ns，对应GEO卫星定轨精度优于54 m。该方法在国内首次实现了在几十km基线量级上利用几百kHz窄带测控信号获得无模糊载波相时延，具有较好的工程应用前景。     

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。     

“高分一号”卫星PMS图像几何定位精度验证

卫星影像定位精度的验证是支撑卫星业务化运行和应用的基础性工作,文章测试了“高分一号”卫星PMS相机全色（PAN）二级产品和多光谱（MSS）二级产品几何定位精度。测试结果表明,卫星PMS相机全色测试数据的平均定位精度为27.9m,其中,平原、山区测试数据最大外部几何定位精度分别为16.4m、53m;多光谱测试数据的平均几何定位精度为23.2m,其中,平原、山区测试数据平均外部几何定位精度分别为10m、49.7m。“高分一号”卫星 PMS 相机全色与多光谱二级产品的定位精度满足1？10万比例尺地形图更新要求,其中平原地区二级产品精度能满足1？5万比例尺地形图更新要求。