SINS/GPS组合系统姿态角误差可观测性研究

首先建立起捷联惯导系统（ＳＩＮＳ）与全球定位系统（ＧＰＳ）相结合系统的数学模型,从研究ＳＩＮＳ／ＧＰＳ组合系统的可观测性出发,通过理论分析得出了组合系统姿态角误差可观测性很差的结论,并给出使可观测阵满秩的条件。对３种飞行条件所做仿真分析验证了理论分析的正确性。     

自适应卡尔曼滤波实时性研究及其应用

自适应卡尔曼滤波在估计系统状态的同时，也估计系统噪声统计值，因而计算量很大，通常在实际的应用中，其实时性很难保证。通过在ＴＭＳ３２０Ｃ３０芯片上实现惯性导航系统／全球定位系统（ＩＮＳ／ＧＰＳ）组合导航系统的自适应卡尔曼滤波可以看出，采用ＴＭＳ３２０Ｃ３０芯片来解决自适应卡尔曼滤波的实时性问题是可行的。     

非线性相对运动方程的分析解

阐述追踪航天器相对目标航天器的运动方程的建立,以线性相对运动方程分析解为基础,推导出非线性相对运动方程分析解,这里目标航天器沿一般椭圆轨道（包括圆）运动,追踪航天顺受常值推力作用或在自由状态下运动。     

“伽利略”计划：欧洲筹建卫星导航的行动纲领

“伽利略”计划的出台□□欧洲在卫星导航上的一贯立场，反映在１９９３～１９９４年间由欧洲联盟（ＥＵ）各国运输部长们批准的统一的卫星导航共同策略。该策略坚持认为现有ＧＰＳ和ＧＬＯＮＡＳＳ只能当作辅助导航，必需建立国际控制下的民间导航卫星系统。当时认为欧洲不可能一步到位地组建民用全球导航卫星系统（ＧＮＳＳ），必需分两步走。首先利用国际移动卫星组织的地球同步轨道卫星实现对ＧＰＳ的星基增强系统，即ＥＧＮＯＳ，也称ＧＮＳＳ－１。获得相当的技术经验和财政支持后再建欧洲的民用导航卫星系统，即ＥＮＳＳ，也称ＧＮＳ…     

GPS/INS组合导航系统半实物仿真研究

为了研究ＧＰＳ组合导航系统的性能,利用跑车实验实时采集的惯性导航系统和ＧＰＳ的数据进行了测后仿真研究。分别进行了ＧＰＳ／ＩＮＳ位置、速度组合和伪距、伪距率组合仿真,仿真中组合Ｋａｌｍａｎ滤波器采用数值稳定性较好的Ｕ－Ｄ分解算法。最后给出了纯惯导及组合后系统的位置、速度误差仿真曲线,结果分析及相关结论。     

美国防部和交通部争夺GPS管辖权

美国国防部和交通部围绕全球定位系统（ＧＰＳ）的系统管辖权展开了争夺战，而最近决定首次由两家共同评审。ＧＰＳ原本是军用导航定位系统，是国防部（空军）的计划。但ＧＰＳ进入民用之后，尤其是大量用于航空，这一系统仍放在国防部的管辖下，很多人感到担忧。在海湾战争中，为避免敌方利用，有意识地降低了ＧＰＳ的导航精度。因此，交通部民航局（ＦＦＡ）提出”将ＧＰＳ的管理工作移交给交通部的方案，但遭到国防部的反对。美国防部和交通部争夺GPS管辖权@杨照德     

四种卡尔曼滤波器在仅视线测量相对导航中的性能比较

针对航天器交会时在仅有视线测量条件下的相对导航问题,比较了扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter,EKF）、无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter,UKF）及平方根形式的卡尔曼滤波（square-root extended Kalman filter,SREKF以及square-root unscented Kalman filter,SRUKF）在这一导航问题中的性能.介绍了仅有视线测量条件下相对导航的特点以及上述4种卡尔曼滤波算法;建立了追踪航天器和目标航天器间相对动力学方程以及基于仅视线测量相对导航时的量测方程;结合3种典型的相对运动形式进行了数值仿真.仿真结果表明：在仅视线测量相对导航中,4种算法的精度处于同一量级;UKF估计相对距离的精度稍优于EKF;SREKF和SRUKF估计相对距离的精度稍优于EKF和UKF.     

GPS推动了导航定位技术的迅速发展

ＧＰＳ推动了导航定位技术的迅速发展陈肇新（中国科学院空间科学与应用研究中心）荆其一陈宙（北京川页电气公司）１ＧＰＳ系统的组成□□全球定位系统（ＧＰＳ）的建成是导航史上的一项重大成就，它利用导航卫星发射的信号来进行定位，整个系统由导航卫星、地面控制站和...     

航天器轨道机动过程中的自主导航方法

典型的航天器自主天文导航方法利用地球敏感器和星敏感器的观测信息,根据轨道动力学模型和测量信息,采用扩展卡尔曼滤波算法（EKF）估计航天器位置矢量。为了在航天器轨道机动过程中减小滤波器的估计误差,设计了用于航天器自主导航的自适应鲁棒扩展卡尔曼滤波（AREKF）算法。仿真结果表明,采用AREKF算法能够有效地减小推力不确定性的不利影响,在不增加导航敏感器的前提下改善系统的导航性能,取得优于传统EKF算法和自适应扩展卡尔曼滤波（AEKF）的估计精度。     

基于非开普勒轨道的高超声速临近空间飞行器自主天文导航研究

针对航天器自主导航方法不适合高超声速临近空间飞行器的问题, 研究了基于非开普勒轨道的高超声速临近空间飞行器自主天文导航方案. 论述了基于非开普勒轨道的自主天文导航机理, 通过对高超声速临近空间飞行器受力分析, 建立了动力学方程; 利用矢量倒数法则推导出空间运动方程; 设计了基于非开普勒轨道的状态模型和基于星光折射间接敏感地平的观测模型, 采用卡尔曼滤波进行了仿真验证. 仿真结果表明, 基于非开普勒轨道的高超声速临近空间飞行器自主天文导航可达到较高的位置和速度精度.      

气动辅助异面变轨在多碎片清除中的应用分析

碎片清除飞行器异面变轨需要消耗大量燃料.从气动辅助异面变轨优化设计及被清除碎片轨道高度差值、倾角差值等参数对变轨性能的影响出发,比较分析了优化气动辅助异面变轨与双脉冲霍曼轨道转移的燃料节约量,研究了不同轨道高度差对于实施气动辅助变轨燃料节约量的影响.当地球静止轨道（GEO）与低地轨道（LEO）间气动辅助变轨优化速度增量约为1.55km·s-1、质量面积比172kg·m-2、比冲310s、轨道倾角变化16°时,燃料节约率约为45%.对比研究了不同轨道高度差LEO轨道间实施气动辅助变轨的燃料节约情况.结果表明:随着轨道高度的增加,气动辅助优化效率逐渐降低;在相同高度轨道间实施异面变轨,随着轨道倾角的增加,气动辅助变轨燃料节约率先增大后减小,倾角改变量约为20°时,燃料节约率最大;当轨道倾角为5°时,采用气动辅助变轨和双脉冲变轨的燃料消耗量相同.      

基于自由软件的GPS／INS组合导航系统设计

自由软件运动的兴起，带给导航系统一个全新的设计模式，即根据所设计的导航系统定制实时内核，将应用层的设计和内核层的设计融合在一起。文章将自由软件应用到导航系统设计中，提出了基于自由软件的导航系统设计方法，并给出了基于自由软件uC／OS的GPS／INS组合导航系统的实现，经实验验证，本系统具有良好的性能。     

一种基于假设检验的多重渐消卡尔曼滤波

提出了一种基于假设检验的带多重渐消因子卡尔曼滤波的新算法.该算法采用χ2检验法,通过渐消因子矩阵对卡尔曼滤波器的噪声方差进行在线修正,从而使滤波器在对象模型存在误差或对象受到外扰时仍然收敛,同时能够提高系统的精度.该算法应用于车载GPS (Global Positioning System)/INS(Inerial Navigation System)组合导航系统中,取得了良好的效果.      

Evaluation on real-time dynamic performance of BDS in PPP,RTK, and INS tightly aided modes

Since China’s BeiDou satellite navigation system (BDS) began to provide regional navigation service for Asia-Pacific region after 2012, more new generation BDS satellites have been launched to further expand BDS’s coverage to be global. In this contribution, precise positioning models based on BDS and the corresponding mathematical algorithms are presented in detail. Then, an evaluation on BDS’s real-time dynamic positioning and navigation performance is presented in Precise Point Positioning (PPP), Real-time Kinematic (RTK), Inertial Navigation System (INS) tightly aided PPP and RTK modes by processing a set of land-borne vehicle experiment data. Results indicate that BDS positioning Root Mean Square (RMS) in north, east, and vertical components are 2.0, 2.7, and 7.6?cm in RTK mode and 7.8, 14.7, and 24.8?cm in PPP mode, which are close to GPS positioning accuracy. Meanwhile, with the help of INS, about 38.8%, 67.5%, and 66.5% improvements can be obtained by using PPP/INS tight-integration mode. Such enhancements in RTK/INS tight-integration mode are 14.1%, 34.0%, and 41.9%. Moreover, the accuracy of velocimetry and attitude determination can be improved to be better than 1?cm/s and 0.1°, respectively. Besides, the continuity and reliability of BDS in both PPP and RTK modes can also be ameliorated significantly by INS during satellite signal missing periods.     

气动力辅助椭圆轨道转移技术研究

研究了两种共面椭圆轨道最优转移方法--基于单纯推力的双脉冲对称转移和基于气动力辅助变轨技术的协同机动方法。推导了双脉冲对称转移问题中转移椭圆轨道的求解公式,采用遗传算法求解最优变轨点位置,给出了变轨脉冲的计算方法。将气动力辅助对称转移过程分为3段：真空飞行段、大气飞行段、真空飞行段。以能量最小为性能指标,将大气飞行段轨迹优化问题转化为标准最优控制问题模型,并利用Gauss伪谱法进行求解,得到“巡航+滑行+巡航+滑行”的大气最优飞行轨迹。最后对两种转移方法进行详细比较,指出初始椭圆轨道近地点越接近大气层,气动力辅助对称转移方法比双脉冲对称转移方法越节省能量。     

INS／GPS组合导航系统的容错研究

本文研究了INS/GPS组合导航系统的容错问题,并提出了一个两级故障检测及分离方案。通过采用该方案,INS/GPS组合导航系统将具有较高的容错能力,并能为用户提供连续、精确的导航信息。     

一种用INS辅助GPS周跳检测和求解整周模糊度的方法

在INS／GPS全组合导航系统中，需要利用GPS载波相位测量信息，其中整周模糊度的确定和周跳的检测是两个关键的技术。文中提出了利用INS信息对GPS解算过程中的周跳检测和整周模糊度的确定进行辅助解算的简易快速算法，并进行了计算机仿真。仿真结果表明，文中提出的INS辅助GPS的周跳检测简易算法可以有效的检测出发生的小到一周的周跳；在一定条件下，利用INS信息辅助GPS可以瞬时可靠地求解出整周模糊度。     

车辆组合导航定位系统中测量元件的参数修正

阐述了GPS(Global Positioning System)/DRS(Dead Reckoning System)/MM(Map Matching)车辆组合导航定位系统组成和车辆定位算法,提出了利用Kalman滤波和非Kalman滤波算法修正测量元件参数,解决了测量元件参数的漂移问题.仿真实验表明该方法具有较好的修正效果.