环形激光陀螺惯性系统和GPS组合的导航系统用于民航

本文介绍了Honeywell公司研制的激光惯性系统和全球定位系统(GPS)组合的导航系统的组成、特点和应用概况。     

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GPS精确外测的惯性制导误差补偿研究

结合某惯性制导运载体实际飞行弹道参数GPS解读值和遥测参数值，完整推导了地面静态标定误差系数和实际飞行惯性测量误差系数差异，为惯性制导系统的误差补偿方法研究奠定了基础。     

超紧致GPS／惯性耦合技术及干扰措施

超紧致GPS/惯性耦合技术将传统的GPS伪距计算与相关过程进行紧耦合,提高了对接收的GPS信号保持锁定的能力。与传统的跟踪环路相比,超紧致的方法可以近实时地处理数据,因此具有更好的抗干扰能力和导航精度。最后给出了这种技术的干扰对抗措施。     

远程控制地面攻击导弹(SLAM)的GPS/INS 组合

远程制导地面攻击导弹(SLAM)是一种全球、全天候飞机投放的精确攻击型武器系统。主要工作方式为,载机上信息源生成目标位置和其它弹道参数在飞机投放导弹之前加载给导弹。导弹发射后,SLAM 的惯性导航系统(INS)控制导弹沿预定弹道飞行,飞行中用 GPS 修正导弹 INS,提供精确中段制导,通过 SLAM Maverick 导引头精确瞄准目标,提高捕获目标能力。导引头的图像信号通过武器数据链发送给控制飞机,操作人员观察图像,识别目标、选择指定目标的瞄准点。瞄准点控制器提供精确的攻击能力并使周围非军事区破坏减至最小。通向控制飞机的武器数据链是 Walleye 数据链。目前,SLAM 可以从A-6和 F/A-18 飞机发射和控制,也可由 A-7飞机控制。本文详细讨论 SLAM 使用的 GPS/INS 电子设备和软件的组合方法,以及设计中的一些综合考虑。独特的 SLAM GPS/INS 电子设备组成现役 HarPoon(捕鲸叉)导弹中段制导组件,包括捷联惯性敏感器组和数字处理器以及Rockwell-Collins 公司的单通道序贯 GPS 接收机处理器(GPS 第Ⅲ阶段用户设备改型)。除 GPS 接收机组件外,RPU(接收机处理设备)包含执行 SLAM 导航和卡尔曼滤波算法以及其他制导算法(包括导引头寻的导航处理器)。文中还报导了 SLAM 使用 GPS 辅助 INS 的飞行试验结果。     

对GPS／INS制导巡航导弹的干扰研究

GPS INS制导的巡航导弹可综合惯性制导与GPS精密定位的优点 ,大大提高导弹的抗干扰能力。如果能采取干扰措施使巡舰导弹无法获取GPS信号 ,则惯性导航的误差积累将使导弹的制导精度大大降低 ,从而能达到有效保护目标的目的。通过计算发现 ,干扰GPS信号对干扰机的功率要求较低 ,对干扰的限制主要来自于干扰视距。与地基干扰机相比 ,空中的干扰机能提供更有效的干扰     

使用北斗导航卫星及GPS／GLONASS评估惯性测量装置误差

惯性测量装置的误差对于弹道导弹的落点精度造成较大的影响，通常使用地面雷达遥测数据对惯性测量装置误差进行评估，本文提出了一种使用北斗导航卫星和GPS／GLONASS评估惯性则量装置误差的新思想，并对使用北斗导航卫星评估惯性测量装置误差的方法进行了初步的探讨。     

基于GPS/IMU/太阳敏感器的空间飞行器组合姿态确定

GPS定姿是GPS在空间飞行器上应用的一个重要方向 ,本文在建立GPS 惯性组件 太阳敏感器组合定姿系统的非线性模型的基础上 ,采用扩展卡尔曼滤波实现了该组合定姿方案。通过理论分析和仿真结果均验证了方案的可行性。为GPS定姿在空间飞行器的实际应用提供一定的参考。     

GPS及其电子攻防对抗新途径探讨

随着GPS(以及GLONASS)在军事上的广泛应用和导航战的提出 ,研究GPS(以及GLONASS)的电子攻防对抗已成为当务之急。介绍了GPS的组成、功能和美军实施SA、A S措施 ,并在此基础上对GPS(以及GLONASS)电子攻防对抗进行了初步分析和探讨     

美国升级GPS力保“黄金标杆”地位

美国正在对GPS（全球卫星定位系统）进行升级改造。去年5月，美国审计署出台报告指出，美国的GPS日益老化，超期服役，前景堪忧。     

下一代数字式GPS接收机

讨论由 collins 公司制造的下一代(NGR)数字化 GPS 接收机的结构和技术特点。该计划的目的是开发一种具有较高抗干扰能力的高级 GPS 接收机单片设备(chipset)。计划始于1985年,为不载人和载人飞行器提供小型化接收机技术。目前用于战术导弹的两通道接收机的研制工作已全面开展,用来替换标准高动态接收机 RCVR-3A 型的五通道接收机正在测试和评估中。NGR 设计是从国防高级研究计划机构(DARPA)开发手提式 GPS 接收机使用的数字信号处理体系结构入手的,改进后可提高抗干扰和信号捕获性能。使用可生产、合格及便宜的硅单片微波集成电路(MMIC)和半商品化的数字技术开发 GPS 核心单片设备。另外,所采用的系统设计方法允许重复使用成熟的和确认过的 GPS 软件。     

导航战中GPS的电子攻防对抗研究

论述导航战的作用和应用范围 ,电子进攻的目标和电子防御的措施以及GPS系统中C/A码的扩展和P(Y)码的加密应用 ,新码的发展和抗干扰能力。并通过应用实例进一步论述对GPS接收机的干扰原理和干扰效果分析以及美、俄两国发展GPS干扰机的技术水平     

GPS姿态测量技术

GPS 定位技术早已为人们所熟知,并得到广泛应用。通过测量 GPS 信号到达两个不同位置天线的伪距差,求出两个不同位置天线的伪距差,求出两天线组成的基线与卫星视线间夹角也可以利用 GPS 测量飞行器姿态。文章介绍 GPS 测量飞行器姿态的基本原理以及有关技术(模糊度、星座选择、误差源等)问题。     

基于IMU辅助的高动态GPS信号捕获算法

高动态环境存在较大的多普勒频移,传统的GPS信号捕获方法捕获时间较长。为了快速捕获到信号,提出将惯性测量单元(InertialMeasurementUnit,IMU)辅助与快速傅里叶变换(FFT)相结合的快速捕获算法。该算法通过外部IMU的位置、速度辅助,预先估算高动态载体产生的多普勒频移,缩小频率搜索范围;利用二维FFT方法同时搜索码相位和多普勒频率,降低计算复杂度,加快捕获速度。仿真结果表明该算法可以显著减少捕获时间,提高捕获性能。     

GPS信号的新近发展及其应用思考

GPS信号的新发展将为GPS信号接收机的功能改善提供运作基础,也将为构建物联网提供新思路。针对由30颗BlockⅡA/ⅡR、ⅡR-M和ⅡF卫星构成的现行GPS星座所发送的GPS信号进行综合分析,进而提出如何使用GPS信号新分量的两点建议:①巧用L2-C码和L1-C/A码实现高精度、高置信度的单点定位;②善用三个导航信号(L1、L2、L5)开创GPS动态载波相位测量应用新天地。     

美国国防科学委员会建议改进GPS导航系统

2005年10月,美国国防科学委员会(DSB)完成了《GPS的未来》,并于11月公布于众。报告中主要提出了以下几项建议:(1)提高GPS卫星星座的有效性和精度。美国应将6个轨道平面,24颗卫星组网的卫星星座在未来第三代GPS(GPS-Ⅲ)调整为由3个轨道平面,30颗卫星组网的星座。卫星星座规模扩大后,功能更加强大,可大幅度提高地面战环境下(如屏蔽GPS信号的城市和山区地形)GPS的性能。(2)提高GPS地面操控段(OCS)和卫星操控能力。美国国防部应提供一个近期的工作区,以实现对所有在轨新信号的早期、持续操作。另外,美国空军应重新评估主控制站的操作…     

低成本GPS/INS复合制导武器系统研究

精确制导武器系统的战斗力在越战中得到了充分的证明,它们包括激光、红外(IR)及电子-光学(ED)导引武器系统。这些武器的主要缺点是成本太高。随着军用 GPS 接收机转发器的发展,使得 GPS/INS 复合制导武器系统设计思想,在选择武器时,比现役的末导引武器设计思想更具有竞争性。本文,总结了三种低成本全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)复合制导武器系统的研究成果。并对几种 GPS 转发器工作结构及差分 GPS 的替在利益作了评价。本文的重点侧重于这三种结构的武器的精度。而对各种设计的费用并没有作估评,本文研究一种高水平的设计及对各种方案进行评价,并完成误差模型的建立及闭环协方差模拟(包括导航滤波器及控制器)。最后对三种结构的精度作了评估。     

用于ERIS的GPS转发器处理系统

本文描述基于转发器处理系统(TPS)的全球定位系统(GPS)的要求、设计特点及其能力。该转发器处理系统是由爱格林空军基地的靶场应用联合工程办公室(RAJPO)为美军战略防御指挥(USASDC)的重返外大气层再入飞行器拦截器子系统(ERIS)计划而建立的。TPS 为 ERIS 实验计划提供目标和拦截飞行器的实时位置和速度信息。为了实现这一目的,弹载转发器提供 GPS C/A 码 L 波段到 S 波段的信号转换,并重发给地面 TPS。地面发射机(GT)网用于增加 GPS 卫星(SV)覆盖域。TPS 测量包括“伪距离和”与“伪距离和的变化率”并借助 GPS 参考接收机(RR)进行差分 GPS 修正。快速相关捕获和快速付里叶变换(FFT)技术用于满足相当严格的性能要求。设计用于动态的和弹道飞行的两种卡尔曼滤波器,来满足目标和拦截器的不同精度要求。TPS 还有其它一些功能,例如,检前记录器(用于事后分析)和动态模拟信号源(用于飞行前检查)。     

GPS／惯性组合导航系统导航性能的仿真与分析

本文从卡尔曼滤波的基本原理和几何精度因子GDOP的物理意义出发,并结合实例的仿真计算结果,讨论GPS/惯性组合导航系统的定位和测速精度。结果表明:由于位置和速度的双重组合,且由于卡尔曼滤波具有利用以前所有测量值的能力,以及综合利用GPS和惯导信息的能力,所以组合系统的精度虽仍与GDOP有关,但却高于单独利用GPS接收机点解法得到的定位和测速精度,其中定位精度的提高更为显著。     

GPS在未来十年中的进展

讨论了今后十年对GPS系统的性能改进,并探讨了这些改进对系统性能的影响。1996年3月发布的总统政策指令(PDO)称:“在十年内将取消选择可用性(SA)问题”。过去已在此方面做出努力,将第二个民用频率用于Block ⅡF卫星。此外,还正在进行一项名为“GPS现代化工作”或GPS Ⅲ计划,以验证未来GPS性能改进。最后,空军处于改进“控制部分”的过程之中,包括精度改进优先权(AII)。这些对GPS的性能改进与先进的、在未来十年中有望得到进一步开发的用户设备将在精度、完整性和可用性方面得到显著提高。例如,取消SA问题不仅提高了GPS定位精度,还大大改变了综合监控算法的可用性性能,如接收机自主综合监控(RAIM),提高了故障探测与排除(FDE)的能力。对控制部分的改善也将提高GPS的总体性能。这些性能已改善的GPS将足以在十年内成为独立应用的全球导航卫星系统(GNSS)?在许多用途中,这一问题的答案是肯定的:对于其他所要求的用途,GPS仍将需要扩充。本文叙述的这些扩充要比预想的简单得多且成本低廉得多。