组合系统接收机自备完善性监测和导航性能研究

本文根据ＡＲＰ准则研究了不同数量卫星发生硬故障、飞机非精密进场或终端航行时，ＧＰＳ／气压高度表组合系统和ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ／气压高度表组合系统接收机自备完善性监测（ＲＡＩＭ）和导航解的可用性。结果表明：ＧＰＳ／气压高度表组合时，ＲＡＩＭ性能不能满足ＴＳＯ－Ｃ－１２９的规定；而ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ／气压高度表组合系统可作为辅助导航系统用于飞机非精密进场或终端航行。这两种组合系统都有较好的导航性能     

GPS组合系统接收机自备完善性监测和导航性能研究

本文根据ＡＲＰ准则研究了不同数量卫星发生硬故障，飞机非精密进场或终端航行时，ＧＰＳ／气压高度表组合系统和ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ／气压高度表组合系统接民睡机自备完善性监测（ＲＡＩＭ）和导航解的可用性，结果表明：ＧＰＳ／气压高度时组合时，ＲＡＩＭ性能不能满足ＴＳＯＣ－１２９的规定；而ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ／气压高主工表组合系统可作为辅助导航系统用于飞机非精密进场或终端航行，这两种组合系统都有较好的导航     

三星定位原理研究

双星定位系统只需要两颗同步卫星便可以为用户提供定位服务,但却存在着用户位置易暴露和用户数量易饱和这两大缺陷。建议采用三颗同步导航卫星像GPS卫星那样向用户播发导航电文,用户接收机根据这些导航电文信息以及气压高度表信息,像GPS接收机那样解算用户位置,从而克服了双星定位的两大缺陷。仿真表明本定位原理行之有效。     

GPS/BDS组合定位精度分析

随着定位技术的不断发展及多系统导航定位技术的逐步推广，多系统组合导航定位已经成为了GNSS导航定位领域中的主要发展趋势。主要阐述了GPS/BDS组合相对定位的观测方程和数学模型，并根据实测数据对比分析，从卫星可见性、精度因子、定位精度和均方根误差等方面对GPS、BDS及GPS/BDS组合定位系统的定位性能、定位精度进行了比较。研究结果表明，较单一的GPS和BDS系统定位，采用GPS/BDS组合定位可有效提高卫星可见数目和DOP值，且稳定性更好。GPS/BDS组合定位的定位精度也明显优于单一系统，这对GNSS高精度导航定位具有重要的参考价值。     

CPS完善性监测研究

ＲＴＣＡＳＣ－１５９完善性工作小组提出实现ＧＰＳ完善性监测的技术可以分成两类：一类为内部法，如处理接收机内部的冗余信息或来自其它传感器的辅助信息；另一类为外部法，如ＧＩＣ或ＤＧＰＳ。本文将主要讨论内部方法中ＧＰＳ／ＩＮＳ组合系统、ＡＲＰ方法及ＧＰＳ／气压高度表组合在我国ＧＰＳ完善性监测中的应用     

差分GPS／INS进场着陆飞行试验结果

１９９０年１１月豪内威尔／ＮＡＳＡ兰利中心联合进行的差分全球定位／惯导系统（ＤＧＰＳ／ＩＮＳ）飞行试验在弗吉尼亚州的Ｗａｌｌｏｐｓ岛进行。试验目的是使用一个与气压高度表和雷达高度表综合的ＧＰＳ／ＩＮＳ，以获得系统性能数据库，并验证自动着陆性能。飞行试验工作由ＮＡＳＡ兰利研究中心组织，并取得豪内威尔公司的支援，超过计划目标（１２０次着陆）的３６次着陆完全是自动ＤＧＰＳ／ＩＮＳ着陆。     

基于压力控制器的气压高度表自动检定系统

通过对航空气压高度表的工作原理和检定方法进行分析,提出了一种新的气压高度表检定方法。该方案采用广泛应用的PPC2气体压力控制器模拟产生精密气压高度信号,直接对航空气压高度表、航空大气数据计算机的静压和气压高度等项目进行检定,对具有RS232数据输出功能的电子式气压高度表可以实现自动检定,对这种方法的测量不确定度进行了分析。该方法具有操作便捷、可靠性高的特点。     

北斗/GPS双频载波相位单点定位模型及精度分析

针对海洋工程实时米级绝对定位需求,利用双频伪距、载波相位观测量和同时估计接收机位置、接收机钟差和载波相位模糊度,构建了一种双频载波相位实时单点定位方法.亚太区域14个测站试验结果显示:北斗水平和高程定位RMS分别为1.33m和1.81m,GPS为0.60m和0.85m,北斗/GPS组合为0.56m和0.72m;船载动态试验结果显示:北斗水平和高程定位RMS分别为1.40m 和2.46m,GPS为0.69m 和0.90m,北斗/GPS组合为0.65m和0.83m.     

GPS／GLONASS共用PDOP研究

对全球卫星定位系统的DOP因子进行了分析。对GPS/GLONASS共用系统的可用性和PDOP因子进行了理论分析和软件仿真,对星座的定位特性进行了评估。分析结果表明,GPS/GLONASS共用系统相对于单一的GPS系统在可用性和PDOP因子方面都有很大的改善,从而可以进一步改善定位精度,这就为GPS/GLONASS组合导航的进一步研究和应用奠定了基础。     

动态自适应GPS/INS组合导航方法

为了提高导航测量系统的精度,改善其可靠性,提出了一种动态自适应高精度GPS/INS组合导航的新形式。这种新形式通过判断GPS可见卫星数目,动态自适应调整组合导航方法,保证了组合导航结果的高精度。在RTK GPS可靠基线范围内,且可观测卫星数目大于等于4的情况下,利用RTK GPS的cm级的定位定速结果与INS进行松组合;而在因信号干扰或建筑物阻挡造成卫星失锁时,利用GPS伪距、伪距率与INS进行紧组合。通过仿真验证了方法的高精度,具有良好的应用前景。     

基于量测预处理技术的GPS/DR组合算法研究

基于GPS在市区不能实现连续准确定位以及车辆航位推算系统(DR)的自主性,建立了GPS/DR组合的系统以及量测方程。以此为基础,根据GPS以及DR的采样频率的不同,引入量测预处理技术并用于GPS/DR的组合算法中,进而建立了采用量测预处理技术的卡尔曼滤波方程,最后通过实际的动态试验,论证了上述算法,并得出相应的结论。     

超小型无人机GPS／MIMU组合导航定位系统研究

在考虑超小型无人机特点及其对导航定位需求的基础上,研究了利用微型惯性测量单元(MIMU)和GPS-OEM板,设计出一种低成本、轻小型的GPS/MIMU组合导航定位系统。为了验证该系统的性能,利用MIMU和GPS观测数据对该组合系统进行了仿真。仿真结果表明,组合导航系统在精度和可靠性方面,较单一的导航系统都有明显的改善。     

一种无人机组合高度设计方法

为得到较大空域条件下准确的无人机飞行高度信息,研究了一种气压高度表、无线电高度表及加速度计三种测高信号的组合高度设计方法。本文首先对各传感器的特性进行了分析,并根据测高模型误差特性,进行滤波预处理;再通过抗饱和积分反馈组合高度控制方法,得到组合高度。仿真结果表明,与常用低通滤波方法相比,组合高度信号更平稳、信噪比更高,可满足较大空域飞行要求。     

空速的GPS试飞校准方法

通过“往返试飞”消除风速影响从而由GPS测得的地速求得真空速，运用近似理想气体理论，建立Ma数真值与真空速，大气总量的关系，解算出Ma数真值，得到“GPS速度法”，或者考虑真实大气与标准大气的差异，在水平航线上引入气压高度常值偏差及航路气压修正系数，建立GPS几何高度与气压高度的关系。结合“速度法”求得的任一Ma数点的校准量，解算出气压高度真值，得到“GPS高度法”，通过对某型飞机的飞行试验，验证了这些方法的可靠性与实用性。     

气压高度表辅助下GPS接收机自备完善性监测可用性研究

 对我国范围内飞机非精密进场及终端航行时全球定位导航系统（ＧＰＳ）接收机自备完善性监测（ＲＡＩＭ）的可用性进行了研究，分析了气压高度表辅助和故障偏置大小对ＧＰＳＲＡＩＭ可用性的影响。结果表明：气压高度表与ＧＰＳ组合是提高ＲＡＩＭ可用性的有效措施；过大或过小的偏置误差将产生较小的漏警概率，而中等大小的故障偏置则产生较大的漏警概率     

三星无源定位的精度分析及定位算法

 在三颗地球同步卫星加气压高度表的无源定位中,定义了气压高度表水平几何误差因子(HDOP)和伪距位置几何误差因子(PDOP),并给出了相应的数学表达式和分布图。提出了在卡尔曼滤波算法中增加多普勒频率作为观测量,同时选用衰减记忆法滤波,并给出了相应的算法。仿真结果表明：衰减记忆法滤波可以有效克服因Singer模型不准确引起的卡尔曼滤波发散;对于高中动态用户,增加多普勒频率后的衰减记忆卡尔曼滤波算法的定位精度要高于常规卡尔曼滤波法和迭代最小二乘法的定位精度。     

空速的GPS试飞校准方法

通过“往返试飞”消除风速影响从而由 GPS测得的地速求得真空速,运用近似理想气体理论,建立Ma数真值与真空速、大气总温的关系,解算出 Ma数真值,得到“GPS速度法”;或者考虑真实大气与标准大气的差异,在水平航线上引入气压高度常值偏差及航路气压修正系数,建立 GPS几何高度与气压高度的关系,结合“速度法”求得的任一 Ma数点的校准量,解算出气压高度真值,得到“GPS高度法”。通过对某型飞机的飞行试验,验证了这些方法的可靠性与实用性。     

基于GPS/DR/DM组合导航定位系统的研究

设计了一种基于GPS辅助以DR和DM的组合导航定位的联邦滤波器,采用GPS、DR和DM组合导航定位的设计方案的基础上,提出一种先分散式再局部集中联邦滤波器并采用一种简化的自适应联邦滤波器算法对各定位数据进行融合优化,并进行了仿真.仿真结果表明本文设计的联邦卡尔曼滤波器自适应算法对多传感器系统进行数据处理,能够提供一种最佳估计途径,在容错、数据容量及降低系统费用等方面,都比集中卡尔曼滤波器更为优越,使误差进一步减小.该设计与一般的分散卡尔曼滤波器比较,在信息综合方面更加快捷.     

改进的GPS/INS组合导航选星算法

在已有的 GPS定位的选星算法的基础上,从组合系统量测矩阵出发提出了一种适用于 GPS/INS组合导航的选星算法。此算法在原有算法的基础上,考虑了卫星仰角、方位角对卡尔曼滤波器可观性的影响,避免因观测量与系统状态间关联项的减少而导致的滤波器可观性下降,从而保证滤波器性能的稳定。     

基于RTS滤波的GPS+BDS非差非组合PPP/INS紧组合模型

GPS高精度定位技术在动态复杂环境中,其定位精度、可靠性和连续性因卫星信号频繁失锁而变差。为此,提出了采用基于RTS滤波(Rauch-Tung-Striebel Filter)的GPS+BDS非差非组合PPP(Precise Point Positioning)与INS(Inertial Navigation System)紧组合模型的策略来克服GPS在动态定位中的弱点。其中,采用GPS+BDS双系统观测数据,可提高PPP解算中的可用卫星数,改善星站间定位几何强度和提高PPP收敛速度;采用PPP/INS紧组合,利用INS的自主定位特性和短期高精度特性,可有效改善复杂环境下的定位精度和连续性;采用RTS滤波,可进一步提高PPP/INS紧组合性能。首先推导了GPS+BDS非差非组合函数模型、PPP/INS紧组合函数模型和RTS滤波函数模型,然后利用一组车载动态数据,对动态GPS PPP、GPS+BDS PPP、GPS/INS紧组合、GPS+BDS PPP/INS紧组合和基于RTS的GPS+BDS PPP/IMU紧组合的定位、测速和定姿性能进行分析。实验结果表明,该方案可有效提高定位(58%～72%)、测速(74%～82%)和定姿(4%～23%)精度,特别是对卫星失锁期间的定位性能改善尤为明显。