基于抗差估计改进的GNSS/INS组合导航完好性监测方法

在卫星/惯性(GNSS/INS)组合导航系统中,针对基于残差检测的完好性监测算法对于缓变误差检测效果不佳,以及自主完好性监测外推(AIME)法存在检测时延的缺陷,提出了一种基于抗差估计改进的完好性监测方法.该方法在AIME法的基础上,通过定义标准化残差,引入三段权函数抗差估计对AIME法进行改进,并设计了一种调节准则,实现在不同情况下采用不同的检测方式.最后通过搭建仿真平台对所提方法进行验证,仿真结果表明,该方法可有效降低组合导航系统完好性监测的误警率和告警时间,提高卡尔曼滤波估计精度和组合导航系统对缓变误差的检测性能.     

GNSS导航信号体制兼容性分析

导航信号体制设计是卫星导航系统设计的重要方面。文中结合Compass、GPS和Galileo系统信号体制设计,分析了Compass系统拟采用的调制方式性能及与其他卫星导航系统的兼容性能,仿真了最坏接收情况下的Galileo系统的授权信号增强对Compass系统部分信号的性能影响。     

最差用户位置算法研究与仿真分析

在计算Galileo卫星导航系统空间信号误差(SISE)、空间信号精度(SI-SA)和空间信号监测精度(SISMA)时需要用到的一个关键参数——最差用户位置(WUL)。WUL表示空间信号的轨道误差在卫星覆盖域内所导致的伪距误差最大的位置,WUL的确定可以帮助系统向用户提供正确可靠的SISA、SISMA和完好性标志(IF)等完好性信息,对提高系统的可靠性和可用性具有非常重要的意义。WUL的算法主要有两种:临界圆法和网格搜索法。详细介绍两种算法的基本原理与计算流程,比较两种算法的结果,并基于全球和区域完好性监测的概念对二者进行分析评价。     

专利视角下的卫星导航应用方向与技术发展现状分析

<正>从20世纪70年代后期美国建设“全球定位系统”(GPS)开始,现已有4个投入使用的全球导航卫星系统(GNSS),分别为美国GPS、俄罗斯“全球卫星导航系统”(GLONASS)、中国“北斗”、欧洲“伽利略”(Galileo)。独立自主的GNSS在提供时间与空间基准,以及所有与位置相关的实时动态信息等方面发挥了关键性作用,对一个国家的国防军事、民生服务及经济发展都具有深远的意义,     

基于神经网络的SINS/GPS/TAN 容错组合导航系统设计

在联邦滤波器结构的基础上 ,设计了一种基于神经网络的天文惯性导航系统 /全球卫星定位系统 /战术导航系统 (SINS/GPS/TAN)容错组合导航系统。该系统首先在各子滤波器中用神经网络滤波 (NNF)代替传统的卡尔曼滤波 ,然后用模糊神经网络 (FNN)对各子系统进行故障检测 ,最后由神经元进行全局融合。通过仿真 ,验证了该方法的有效性     

IMT系统完好性监测算法介绍

文章详细介绍了斯坦福大学GPS实验室的完好性监测测试平台（IMT）的系统结构、所涉及的完好性监测算法以及对这些算法所进行的综合处理,最后得出完好性标识,播发给用户,可对我国的卫星导航系统完好性监测系统研究与设计提供参考。     

一种低成本GPS/DMU组合系统研究

基于新型的低成本微型固态惯性测量单元-DMU(Dynamic Measurement Unit)和GPS系统，利用具有良好鲁棒性能的H∞滤波算法，设计了一种低成本GPS/DMU组合导航系统。通过仿真计算对该组合系统的性能进行了分析，结果表明，新型的组合系统不仅具有良好的性能价格比，而且体积小、具有更强的稳定性能，可以用于各种飞行器的导航与制导。     

基于超快精密星历的空间信号完好性监测算法

针对北斗卫星导航系统空间信号完好性监测问题,提出一种新的基于超快精密星历的空间信号完好性监测(UPSIM)算法。通过将超快精密星历与广播星历之差映射到用户方向求取空间信号监测阈值,建立了数学模型,并采用北斗卫星导航系统超快精密星历进行了算法验证。实验结果表明,采用UPSIM算法可以实现接收机端空间信号完好性的实时监测和预测,并有效识别卫星空间信号故障。     

导航卫星钟完好性监测发展研究

随着全球卫星导航系统研究的深化，完好性已经成为其重要的性能指标。卫星钟作为导航卫星的核心部件，其完好性与用户的安全息息相关。针对导航卫星钟的完好性监测，通常有两种方法，分别是以星基增强系统(SBAS)和地基增强系统(GBAS)为代表的地基监测和卫星自主完好性监测(SAIM)。地基监测发展较早，但其固有缺陷是信号经多次星地传输造成的时延较长，这使卫星钟故障无法及时告警，只有通过与卫星自主完好性监测相结合才能满足目前越来越高的完好性需求。在分析研究目前卫星钟完好性监测的发展现状的基础上得出，卫星自主完好性监测是未来导航完好性发展的一个重要方向。在这之中，将星间链路观测与卫星主备钟差观测结合处理，可以实现卫星钟故障的快速监测并降低告警风险，是未来卫星自主完好性监测的发展趋势之一。     

GPS/BDS下ARAIM的可用性验证和卫星的故障检测

基于实测数据,在GPS/BDS下对高级接收机自主完好性监视(ARAIM)的可用性和卫星的故障检测进行了仿真分析。结果表明:GPS/BDS下亚太范围内仅有极小部分区域的垂直保护级(VPL)略大于垂直告警门限(VAL),绝大部分区域的VPL完全满足LPV-200的完好性性能要求,ARAIM的可用性覆盖率达到90%以上;随着卫星出现故障,用户的定位误差明显变大,利用ARAIM算法对卫星的故障进行检测与排除后,用户的定位误差回归正常。验证了ARAIM的可用性,说明了ARAIM算法故障检测的性能良好。     

GNSS服务空域空间信号可用性比较与分析

通过基本参数对全球卫星导航系统（GPS、GLONASS、Galileo和北斗）空间信号可用性影响实验,得出四系统的A knee 值分别为3800km、1100km、3800km和1000km,对应的平均可见卫星数为25、16、22和14/22（亚太地区、MEO星座/混合星座）。分析了三种典型轨道用户的卫星可见性,北斗和GLONASS对MEO和HEO用户的空间信号可用性能较GPS和Galileo稍差,而在LEO用户的应用中,北斗空间信号可用性能却表现最优,平均可见卫星数约为20颗,可用性时间分布比较均匀。最后对GNSS空间有效持续时间段进行统计,随着用户高度的增加,有效持续时间段数增多、总有效持续时间减少;四系统提供全弧段有效服务空间分别为地面至6100km、1600km、6100km和1700km。     

Galileo系统在空间飞行器定位中的应用

欧洲的Galileo系统将在2008年建成，届时它将与美国的GPS系统相互补充。在对Galileo系统导航星座轨道和信号结构分析的基础上，结合各种不同轨道高度的空间飞行器用户的动态特点，推导了用户卫星接收天线的可见可用性模型，建立了基于Galileo坐标系统(ITRF-96)的高动态定位算法模型，针对实际航天工程任务的LEO和GEO卫星进行了定位仿真，为Galileo系统在空间领域的实际应用打下了基础。     

伽利略系统的频率结构和信号设计的研究

分析了伽利略系统的频率结构和信号设计、性能及干扰,阐明了伽利略系统的频率和信号设计比GPS更具优势。伽利略系统在ESa／L5和E2-L1-E1载波上,使用与GPS相同的中央频率,可提高GNSS接收机用户的互用性,因此具有更广阔的发展前景。     

GPS接收机的自主完善性监测算法研究

完善性监测是 GPS接收机研制过程中的重要技术问题之一 ,其功能是在接收机不能用于导航服务时向用户提供告警信息。文中对基于最小二乘残差法的 GPS接收机自主完善性监测 (RAIM)算法进行分析与研究 ,并给出了检测门限的求解方法 ,最后对将该算法应用于 GPS/GL ONASS组合接收机时存在的问题进行了探讨。这一算法在某型号接收机的相关实验中取得了较好的效果。     

Post-disposal orbital evolution of satellites and upper stages used by the GPS and GLONASS navigation constellations: The long-term impact on the Medium Earth Orbit environment

The long-term evolution and environmental impact in MEO of all the abandoned spacecraft and upper stages associated with the GPS and GLONASS navigation constellations were analyzed. The orbits of the disposed objects, as of 1 May 2011, were propagated for 200 years and snapshots of their evolving distribution were obtained, together with an estimation of the changing collision probability with the spacecraft of the operational navigation systems existing or planned in MEO, i.e., GLONASS, GPS, Beidou and Galileo. The probability that the abandoned objects considered will collide with the operational spacecraft of the navigation constellations is very low, even taking into account the intrinsic eccentricity instability of the disposal orbits. Assuming the present or envisaged configuration of the constellations in MEO, the probability of collision, integrated over 200 years, would be <1/300 with a GLONASS spacecraft, <1/15,000 with a GPS or Beidou spacecraft, and <1/250,000 with a Galileo spacecraft. The worst disposal strategy consists in abandoning satellites and upper stages close to the altitude of the operational constellation (GLONASS), while a re-orbiting a few hundred km away (GPS) is able to guarantee an effective long-term dilution of the collision risk, irrespective of the eccentricity instability due to geopotential and luni-solar perturbations. The disposal strategies applied so far to the GPS satellites should be able to guarantee for at least a few centuries a sustainable MEO environment free of collisions among intact objects. Consequently, there would be no need to adopt disposal schemes targeting also the optimal value of the eccentricity vector. However, it should be pointed out that the GPS disposal strategy was devised well in advance of the Beidou constellation announcement, so most of the abandoned satellites were re-orbited fairly close to the altitude of the new Chinese system. A new re-orbiting approach will be therefore needed in the future.     

基于INS辅助的GPS接收机完善性监测算法研究

以惯性导航系统输出的数据作为辅助信息 ,对 GPS完善性监测算法进行了研究。该法以卡尔曼滤波新息序列为依据 ,对 GPS卫星的伪距测量值是否出现故障进行的检测 ,并给出了计算机仿真算例。仿真结果表明 :该方法能够及时准确地检测出 GPS故障星     

伽利略卫星定位系统三载波姿态确定技术研究

利用伽利略卫星定位系统来确定载体的姿态是伽利略系统的重要应用领域。目前利用GPS确定姿态的算法比较复杂，初始化时间较长，本文详细地介绍了伽利略定位系统三载波模糊度解算技术（TCAR）的要点，分析了TCAR技术求解模糊度的概率分布特点，提出了基于小模糊度搜索空间的单差模糊度搜索策略，克服了传统TCAR技术模糊度确定错误率较高的缺点。以低轨卫星姿态确定为应用对象，利用STK软件工具与Matlab进行了联合仿真，仿真结果表明，该方案完全可行，效果理想，适合单历元姿态确定。     

星载GPS接收机RAIM算法性能及参数影响分析

为提高星载GPS接收机的故障鉴别与故障隔离能力,研究了星载接收机自主完好性监测(RAIM)算法的性能,以及参数选取对性能的影响;给出了RAIM算法的可用性及RAIM算法应用的可靠性衡量指标,并推导了内、外灵敏度的计算方法。设计了2种适合于高动态在轨应用环境的参数场景,并基于这2种场景,利用在轨数据分析了性能之间的相互制约关系及不同参数对性能的影响。仿真结果表明:若定位告警门限取300m,可以保证90%的RAIM算法可用性;对于20m的测量误差,能够保证80%的检测概率。将不同性能与先验参数的影响关系具体化,可为不同环境、背景下RAIM算法在工程应用中的参数选取及性能评估提供参考。     

基于模糊自适应卡尔曼滤波的INS/GPS 组合导航系统算法研究

针对车载组合导航系统量测噪声统计特性随实际工作条件的不同而变化的特点,提出了一种基于模糊自适应卡尔曼滤波的车载INS/GPS组合导航算法。该方法通过监视理论残差与实际残差的比值是否在一附近,应用模糊推理系统不断的调整量测噪声协方差阵的加权,对卡尔曼滤波的量测噪声协方差阵进行递推在线修正,使其逐渐逼近真实噪声水平,从而使滤波器执行最优估计,提高导航系统的精度。对车载组合导航系统的仿真结果表明,这种算法对时变的量测噪声具有较强的自适应性,进而精度比常规卡尔曼滤波也大为提高,是一种可行的车载组合导航算法。     

MBOC调制及Simulink仿真

MBOC（6,1,1／11）是Galileo和GPS系统的互操作导航信号调制方式。文章在介绍MBOC调制实现方式的基础上,对MBOC调制进行Simulink建模并进行实时动态仿真,仿真得到的功率谱和相关函数表明MBOC调制信号有着比BOC（1,1）调制更好的性能,并且能够实现GPS和Galileo系统的兼容与互操作。