利用GPS实现返回式卫星的高精度定轨

探讨利用GPS系统实现卫星定轨的原理及方法。分析表明根据星载GPS接收机接收的信号进行伪距测量和载波相位测量,可获得百米级的定轨精度,并可对姿态角进行精化。     

双星编队星座相对状态自主确定

针对NASA的ST-3中自主编队飞行的双星星座，研究在无GPS信号覆盖区域，利用星载类GPS的伪距和载波观测数据自主确定双星星座之间相对位置与钟差的问题。文中首先给出了系统的数学模型；然后研究利用卫星姿态机动提供的几何信息，进行单差整周模糊度初始化的问题，讨论了最优化的卫星姿态机动方案；最后给出了仿真协方差分析结果。     

基于精确伪距率观测模型的GPS/SINS组合导航系统研究

从泰勒公式及函数矩阵的基本定义出发，推导了考虑位置误差相关项时，GPS/SINS组合导航系统精确的伪距率观测数学模型。仿真结果表明，使用精确伪距率观测模型的伪距、伪距率交替组合导航系统，其位置误差能更好地跟踪GPS系统位置几何误差系数，能更真实地反映载体的短期位置误差，更适用于对航天器或大气飞行器短期位置导航精度要求较高的场合（如把航天飞机或大气飞行器作为高分辨率合成孔径雷达等遥感器的载体）。     

飞行器姿态对高动态GPS卫星信号模拟器输出信号的影响

利用 GPS测量空间飞行器飞行轨迹时 ,常因载体姿态变化 ,导致某些 GPS卫星信号中断。如果利用高动态 GPS卫星信号模拟器进行仿真 ,必须考虑这种影响。文中结合飞行器姿态、GPS天线方向图 ,提出一种新的 GPS可见卫星判断和模拟器发射信号电平确定方法 ,适用于火箭、飞机等目标的仿真     

伪距测量的概念、定义与精度评估方法

伪距是卫星导航系统的基本观测量,伪距的测量精度直接决定了系统的导 航定位精度。从伪距测量的基本概念入手,给出了伪距、钟差、真距（传播时间）、设 备时延、观测时刻等基本物理量的定义及其相互间的关系,探讨了设备时延测定与伪距测量 精度评估的方法与技术状态设置等问题,并给出了几点结论与建议。
     

GPS技术用于编队卫星状态整体确定方案设计

编队卫星的控制和应用需要确定编队卫星的运动状态,包括卫星绝对的和相对的位置、姿态以及钟差.本文设计联合利用GPS和一种类似GPS的载波相位和伪码交联测距技术的方案,快速实现星间GPS载波相位差分的整周模糊度的确定,进一步提高相对状态确定的精度,使相对位置精度达到厘米级、相对姿态角精度达到角分级.     

GPS软件接收机中载波相位测量的实现

GPS接收机载波相位测量的精度优于码相位测量,但却存在整周模糊度。利用码和载波相位测量的组合可以提高伪距的精度,进而改善接收机的定位性能。研究GPS软件接收机中载波相位测量的实现方法。通过处理实际采集的信号,分析码和载波相位测量组合方法的性能。实验结果表明,通过50 s的平滑,伪距误差可以减小到毫米量级。     

一种采用双视场星敏感器的飞行器姿态角快速、高精度测量方法

针对姿态经常机动的飞行器之间建立激光通信问题,研究了一种针对这种飞行器的姿态角高精度、快速测量新方法.这种姿态角测量方法采用一种由宽、窄两种视场组成的双视场星敏感器,并以0轨道飞行器应用为例进行了姿态角测量仿真:其中的宽视场用于识别北极星,窄视场用于跟踪北极星;通过对北极星方向矢量测量值与其理论值进行比较精确求出了偏航、俯仰和滚动三个姿态角.分析表明,姿态角的角分辨率小于1″;测量过程不需要耗时的星图数据库搜索,一帧图像就可以完成一次快速测量.     

一种解算整周模糊度几何算法实现GPS快速测姿

在多天线GPS姿态确定系统中,整周模糊度的确定一直是姿态解算的一个难题。针对载波相位双差模型,本文提出一种新的几何解算双差整周模糊度的方法。该方法首先利用C/A码数据完成姿态初步解算;然后根据初步解算的姿态参数、各天线间基线分量参数和卫星到接收机在当地水平坐标系中的向量,再利用本文提出解算双差整周模糊度几何算法求取整周模糊度双差值;将整周模糊度双差值代入载波相位双差模型反解精确的各天线坐标分量,由取得的各天线坐标分量解算得到精确的姿态参数。同时,应用本文所提出的方法,对采集的GPS多天线静态数据和动态数据进行了姿态测量解算,验证了所提方法的有效性。     

空间飞行器交会对接相对位置和姿态的在轨自检校光学成像测量算法

空间飞行器交会对接的最后逼近阶段，通常采用光学成像敏感器来测量跟踪飞行器和目标飞行器之间的相对位置和姿态。考虑到飞行器在轨运行期间，CCD相机受空间环境的影响，其内参数会发生变化的实际情况，提出了一种单CCD在轨自检校光学测量方案，其主要特点是飞行器在执行测量任务时，可同时进行相机内参数的自检校。首先根据严格的中心投影共线条件方程，推导出目标飞行器光学特征点坐标和对应的像点坐标与内参数及相对位置和姿态的严格解析关系；然后建立了内参数及相对位置和姿态的解析表达式；提出了目标航天器上光学特征点的布设要求。通过严格的理论分析和数值仿真，单CCD在轨自检校光学测量方案具有可靠性高、精度高、算法易实现、适应能力强等优点。     

基于历元间差分技术的精密单点定位研究

无模糊度模型的精密单点定位,通过历元间相位差分,消除初始相位模糊 度来求取历元间位置差。本文基于抗差估计,讨论了历元间伪距、相位差分技术以及参数的 估计方法。赋予伪距、相位观测值不同的初始权,然后采用抗差估计原理进行位置差参数 估计。分析了不同采样率对位置差结果的影响,采用小波分析理论对位置差误差的特性 进行了研究。探讨了采用历元间差分获得的位置差进行单点 定位时存在的一些问题。
     

GPS精密定向研究的实验

本文利用GPS三个天线的载波相位信息，先用三差法求出基线的初解，在此基础上再借助模糊度函数搜索初解，最后用双差法得到最终精确解，同时得出姿态角。文中主要结果是：基线相对定位精度达亚毫米级，定向精度在1米基线时为0.01度，基线越长，定向精度越高。     

GPS/INS紧组合系统导航性能研究

为了提高组合导航的精度和抗干扰性,采用了直接利用GPS接收机原始测量信息（伪距、伪距率）的紧组合方式,详细推导了该组合导航系统的模型,根据全球定位系统（GPS）的误差模型及惯性导航系统（INS）在地固系中的误差方程,以伪距差为量测输入,设计了GPS/INS组合导航系统的卡尔曼滤波器。仿真结果表明,该组合方法可以充分利用GPS的信息修正INS的导航误差,与此同时,INS可以辅助GPS重新快速捕获卫星信号,满足一定的导航精度需求。提高了组合导航系统的容错性,对各种载体的精确导航与制导具有一定的现实意义。     

用户星姿态对中继终端天线跟踪的影响

用户星姿态对中继终端天线跟踪的影响主要在两个方面：姿态角误差对指向误差的影响和姿态角、姿态角速度对指向角速度的影响。文章首先引入了欧拉轴／角的姿态表示方法，然后根据欧拉轴与指向向量间的位置关系求得了姿态角误差所引起的天线理论最大指向误差，在此基础上，不考虑最大值取值条件的情况下，进一步求得姿态角速度所引起的天线理论最大指向角速度；接着，以常用中继终端天线的安装位置为例，求出了天线指向角速度与用户星姿态角、姿态角速度的数学表达式，这样便于分析各种情况下用户星姿态对天线指向角速度的影响；最后，借助于STK仿真软件进行了仿真验证，[JP2]仿真结果验证了上述结论的正确性。结论表明：天线理论最大指向误差除了与姿态角误差有关外，还受滚动姿态角的影响；天线指向角速度同时由姿态角、姿态角速度和天线指向角度确定。[JP]     

运用计算机视觉对空间飞行器交会对接中的位置和姿态的测量

本文叙述了一种测量空间飞行器交会对接过程中位置和姿态角的方法。这种方法简单所需的运算量也较少，通过测量能给出追踪飞行器相对于目标飞行器的位置和姿态角。     

用相对差分GPS技术确定绕飞轨道

本文对各种GPS相对差分技术进行了研究 ,提出了利用Kalman滤波确定高动态情况下载波相位整周数的方法。对用GPS相对位置差分、GPS相对伪距差分、GPS相对载波相位差分确定绕飞轨道进行了初步仿真     

一种GPS双频多天线姿态测量方法

北京遥测技术研究所自主研制的双频GPS-OEM板可以提供精度很高的双频载波相位原始观测数据,利用其对载体进行姿态测量,将是一种即经济又方便的工作方式,而且还能获得很高的精度和稳定性。基于此展开对双频GPS载波相位测姿的研究工作,结合双频GPS载波相位可以组合出86 cm波长宽巷载波相位观测值的特性,基于伪距和载波相位组合获取模糊度搜索空间,再使用最小二乘降相关平差法(LAMBDA方法)搜索整周模糊度。大量的试验数据证明,利用双频GPS载波相位进行测姿切实可行,姿态初始化速度快,测姿结果精度高。     

多目标遥外参数综合测量系统的设计与试验

针对飞行器试验中多目标测量的需求,设计构造了一个遥、外测合一的无线电测量系统.它采用码分多址区分多目标、扩频伪码测距、GPS单星共视定时、多站距离差定位等技术,实现了多目标的遥测、外测.给出了系统的工作原理、设备组成,分析了系统在工程实现中的几个关键技术问题及解决途径,并给出了一些试验结果.试验结果表明,系统的距离差测量精度(标准差)在5m以下,距离差变化率测量精度(标准差)在0.08m/s以下.对飞机进行定位时,定位精度在2m左右,速度精度在0.2m/s左右.该系统已经在飞行器试验中成功完成了多目标的遥、外参数综合测量,填补了我国靶场在这一领域的空白.     

基于星敏感器和GPS伪距差分的相对状态确定

针对双星编队飞行中的相对导航问题,提出了一种基于星敏感器和GPS伪距差分的相对状态确定方法。首先给出了相对轨道和相对姿态动力学方程,选取相对姿态基准坐标系,然后分别建立了星敏感器和GPS伪距差分的观测方程,运用Unscented卡尔曼滤波方法(UKF)设计了双星编队相对状态确定的UKF滤波器。利用一个仿真实例说明了该方法的可行性和有效性。     

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)。