基于主成分分析和Melkman算法的选星策略

导航定位中的选星算法是一种关键技术，用于从卫星中选择合适数量和最佳几何分布的卫星以实现最佳定位精度。针对基于二维凸包算法的选星策略在三维卫星数据降维处理中忽略垂直方向高度位置信息的问题，提出了一种基于主成分分析(PCA)和二维凸包Melkman算法的选星策略。首先，通过PCA技术将三维卫星数据投影到新的二维坐标系，新的二维数据同时保留水平平面位置信息和垂直方向高度位置信息，旨在降低维度的同时最小化信息损失。在新坐标系下，数据经过预处理后，采用二维凸包Melkman算法进行选星。实验结果显示:相较于直接投影到站心坐标系下的二维凸包选星算法，提出的选星算法不仅更准确地描述卫星的位置信息，使问题研究更加完备，还在保持相近仿真耗时的前提下，实现了较大的几何精度因子(GDOP)性能提升。     

基于3星子集的GPS快速选星算法

针对高精度GPS导航系统中,空间星座数量变化时由星座选择带来的运算量较大的问题,利用 Sherman Morrison 矩阵求逆引理,推导得到GDOP（Geometric Dilution of Precision）值的增量递推计算公式。 在此基础上提出一种基于由3颗GPS卫星组成“3星子集”的快速选星算法,并利用LLRB树（Left Leaning Red Black Tree）的存储搜索策略辅助快速产生最佳4星组合。相对于传统GDOP选星法,在可视星卫星数增加时,浮点数运算量（FLOPs）可减少将近一半;当可视卫星数减少时,FLOPs可降低到接近为0。实际试验结果表明,3星子集选星方法可以有效降低星座突变时由星座选择带来的时间消耗,提高星座更新的实时性。     

多星多普勒频率变化率无源定位方法

针对多星时差频差定位系统时/频同步要求高、多星测向定位系统复杂等问题,提出一种多星多普勒频率变化率的无源定位体制,每颗卫星仅需单个接收天线和通道,且多星之间无需高精度时/频同步。针对定位观测量与辐射源位置的高度非线性,提出一种基于多普勒频率的多假设非线性最小二乘(MH-NLS)无源定位算法。理论推导了定位估计的克拉美-罗下限(CRLB),基于定位误差的几何分布(GDOP)分析了多星构型对定位误差的影响。计算机仿真分析表明,基于多普勒频率变化率的MH-NLS算法得到的定位误差能够达到CRLB。     

Galileo/北斗组合系统GDOP改善方法研究

从理论上来说,导航卫星数量越多,可提供的几何精度下降因子(GDOP)就越小。但是在进行Galileo/北斗组合系统仿真时,却发现其GDOP反而变差。文中对此进行了理论分析,指出出现该现象的原因在于两个卫星导航系统存在时间差,并且其中一个系统的可见星数过少。为解决该问题,文中提出播发系统间时差的方法,可使组合系统的GDOP相对单系统得到一定的改善。仿真结果表明,该方法可以改善GDOP。     

基于低轨预警卫星测量数据的弹道重构与选星算法研究

在低轨天基预警卫星(STSS)24星构型配置条件下,对弹道导弹ICBM全程飞行过程中可见预警卫星数多于2颗,用最小二乘几何弹道一次定位及扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,提出了基于观测噪声估计方差最小的可见星最优选星原则。仿真结果表明:与不进行选星方式相比,用该选星原则进行弹道导弹弹道重构计算可满足在最小限度占用监视预警卫星资源条件下,获得更高的弹道重构精度。     

利用时差/频差联合算法提高四星定位精度研究

为了有效提高四星空间定位精度和四星定位系统在工程上的可实现性,在四星时差(TDOA)定位算法的基础上,引入频差信息,用时差/频差(TDOA/FDOA)联合定位算法对四星定位的几何精度因子(GDOP)进行优化。仿真结果表明:与TDOA定位相比,绝对位置测量精度对TDOA/FDOA定位精度的影响很小;且在相同参数条件下,针对菱形构型,四星TDOA/FDOA联合定位拥有更好的精度和更均匀的GDOP分布;四星TDOA/FDOA联合定位精度优于四星TDOA的定位精度。     

多星座组合导航自适应信息融合滤波算法

针对多星座卫星组合导航,提出了一种双重自适应联合卡尔曼滤波算法,采用描述机动载体运动的"当前"统计模型,首先建立一种基于载体加速度方差自适应的动态定位卡尔曼滤波模型,并分别对GPS,GLONASS和GALILEO系统设计相应的自适应子滤波器,然后采用有重置的联合自适应滤波器对各个子滤波器进行数据融合处理,各子滤波器的信息分配系数根据各卫星导航系统输出的几何精度因子(GDOP)进行自适应调节.通过对GPS/GLONASS/GALILEO多星座组合导航系统的仿真,分析对比了加权平均滤波、常规联合滤波和本文提出的双重自适应滤波.结果表明:该双重自适应算法有效提高了组合导航系统的精度和可靠性,能更好地适应于量测噪声不断变化的卫星组合导航系统.     

一种定位系统的定位精度衰减因子

介绍在一种定位系统中几何精度因子(GDOP)值的计算方法,利用这种方法计算在地面布站个数、布站边长以及飞行器飞行高度等因素影响下的GDOP值,由此分析出这些因素对GDOP值的影响,最终提出该系统的布站策略和提高定位精度的优化方案。     

基于累计加电时间的小卫星正样研制阶段可靠性问题统计及筛选评估方法

基于航天东方红卫星有限公司已经发射入轨的几十颗小卫星的研制统计数据,研究发现了小卫星正样研制阶段可靠性问题的分布规律。提出的双对数正态叠加分布模型很好地描述了该分布规律,分别针对首发星和装备星给出了分布经验公式。在分布规律研究结果的基础上,给出了基于累计加电时间的小卫星出厂前可靠性问题筛选率评估方法,并根据筛选率评估结果分别对首发星和装备星的出厂累计加电时间确定依据给出了建议。     

北斗与Globalstar融合系统的性能分析

近年来随着全球导航卫星系统的发展,多种导航卫星系统的组合使用成为卫星导航领域的一个研究热点。文章提出由导航系统与通信系统相融合的设计思想,以北斗(简称BD)导航定位系统与全球星系统融合为例,分析融合系统的定位性能。着重从可见星数目和GDOP的角度对定位精度进行仿真分析,与单纯的BD导航定位系统的定位精度对比,得出融合系统定位精度更高、性能更好的结论。