GPS在空间飞行器中的应用

众所周知,GPS(Golbal PositioningSystem)是由美国防部(DOD)研制的卫星全球导航系统,将于90年代初进入运行阶段。NASA决定包括下一代航天飞机在内的空间平台的主要导航系统将采用GPS方式,为此已经开始进行整体研究。不仅空间站采用GPS导航,而且欧洲航宇局(ESA)计划中的小型航天飞机Hermes也将以GPS和INS(惯性导航系统)为中心着手研究导航系统。只靠GPS一种方式得不到姿态情报,还要和INS方式组成复合系统才能提     

如何提升导航战能力——美国PNT体系中的环境因素、使能要素及基础设施

在GPS系统取得了广泛而成功应用的基础上,美国于1999年提出了GPS现代化计划,对GPS进行全面改进.其改进的动力来源于导航战能力严重不足、应用需求不断提高和多个卫星导航系统之间的竞争加剧.此后,俄罗斯全面恢复和提升GLONASS的优先发展计划、欧洲建设中的伽利略等,均提出了与GPS现代化计划相似的发展目标,包括进一步提高系统性能,大幅度增强导航战能力,和在国家PNT体系结构框架下发展卫星导航系统.     

SINS／GPS／陆标组合导航在平流层飞艇中的应用

针对平流层飞艇的飞行特点,提出了SINS/GPS/陆标组合导航方法,给出了SINS/陆标组合导航的观测模型,并将Sage-Husa 自适应滤波方法与联邦滤波相结合形成改进的自适应联邦滤波,用于SINS/GPS/陆标组合导航系统.数学仿真结果表明:新组合导航系统相对于SINS/GPS组合导航系统,可以有效改善平台误差角的估计精度,同时利用改进的自适应联邦滤波可有效提高全局滤波精度.     

基于SINS/GPS组合导航的无人机安控策略仿真验证

针对无人机在海上与陆上飞行环境的差异,建立了基于SINS/GPS的组合导航系统数学模型。通过故障模拟,对导航系统在GPS接收机失效工作状态下的性能进行了仿真,并由仿真结果验证了相应安控策略的可行性,无人机可飞至陆上进行伞降回收,具有工程参考价值。     

四元数UKF超紧密组合导航滤波方法

针对GPS/SINS(Global Positioning System/Strapdown Inertial Navigation Sys-tem)超紧密组合导航系统线性化滤波在高动态、弱GPS信号等环境下性能下降严重的问题,提出了一种以四元数UKF(Unscented Kalman Filter)为基础的GPS/SINS超紧密组合导航系统非线性滤波方法.通过分析GPS与SINS在超紧密组合导航系统中的关系,提出了一种利用SINS信息来估计、修正GPS载波信号的方法,在此基础上建立了组合导航滤波的状态方程和量测方程;以四元数乘性误差模型为基础,提出了一种可应用于UKF滤波的求解四元数加权均值的方法;提出了基于四元数UKF的GPS/SINS超紧密组合导航滤波方法.仿真实验表明:在高动态环境下,四元数UKF滤波方法增强了GPS/SINS超紧密组合导航系统的定位精度和抗干扰能力.     

车辆导航系统中超前滞后校正方法

分析了车辆导航系统中超前滞后产生的原因,提出了利用地图匹配MM(Map Matching)进行GPS(Global Positioning System)/DRS(Dead Reckoning System)组合导航系统超前滞后校正的方法.该方法是将超前滞后误差归结为GPS误差,先利用GPS沿道路垂直方向上误差的可观测性进行GPS误差校正,再将校正的GPS信息与DRS信息进行卡尔曼滤波,从而减少组合导航系统超前滞后误差.仿真结果表明上述方法是行之有效的.      

导航卫星靠得住吗？

<正>2019年7月,欧洲伽利略卫星导航系统突然发生了严重的故障,连续170个小时不能工作,这对于一个雄心勃勃的全球卫星导航系统来说,无论从技术上还是从声望上都是沉重的打击。幸好除了伽利略之外,这个世界上还有美国的全球定位系统(GPS),俄罗斯的全球卫星导航系统(GLONASS)和中国的北斗卫星导航系统     

美国GPS政策法规体系概览

<正>1引言美国的"全球定位系统"(GPS)由美国国防部历经20年,耗资超过300亿美元建立而成,是世界上第一个全球卫星导航系统。目前,GPS卫星导航系统已成为美国重要的国家资产,在军事和民用领域有着广泛的应用,且在经济、社会、军事等方面效益显著。为规范GPS卫星导航系统的研发和运行维护,     

2013年世界导航卫星回顾

2013年全球导航卫星的发射数量较少,成功发射了1颗“全球定位系统”（GPS）卫星、1颗“全球导航卫星系统”（GLONASS）卫星和1颗“印度区域导航系统卫星”（IRNSS）。但是,几个发展卫星导航系统的国家或地区都在加紧卫星导航星座的研制和部署,不约而同地将全系统升级换代或投入运行的目标定在了2020年左右。     

卫星应用一百例

九十一、GPS用于民航客机导航 自1993年12月GPS系统投入正式运行以来,世界各国的民航客机纷纷安装GPS导航接收机,作为仪表飞行的辅助手段,并正在试验作飞机进场着陆的导航工具。利用GPS导航星全球定位系统可以对飞机进行全球、全天候、全天时的导航定位服务,尤其在飞机飞越太平洋和大西洋上空时更显其独特的优越性。预计在2000年左右,卫星导航将取代传统的陆基无线电导航系统,对飞机的所有飞行阶段实施安全有效的全球导航。     

GPS/GLONASS/GALILEO多星座组合导航系统研究

通过对多星座组合导航系统的分析,对多星座组合导航定位算法进行了研究。由于GPS、GLONASS、GALILEO系统分别采用了不同的坐标系,文中利用坐标系变换将不同星座统一到同一个坐标系中,采用增加状态变量的方法实现了组合系统的时间统一,从而实现了多星座间的时空统一;针对多星座组合系统的可见卫星数目大大增加的特点,采用最小二乘的方法实现了用户的导航定位解算,提高了用户的定位精度。通过对GPS/GLONASS/GALILEO多星座组合导航系统的仿真研究,其结果表明:与GPS单星座相比,GPS/GLONASS/GALILEO多星座组合导航系统,同一时间内可见卫星数目大大增加,PDOP值明显减小,有效提高了导航定位精度,具有良好的定位性能和可靠性。     

卫星不足情况下低成本MEMS-INS/GPS伪松组合导航

为了解决GPS可观测卫星不足情况下低成本微电子机械-惯性导航系统/全球定位系统（MEMS-INS/GPS）组合导航精度维持问题,提出基于灰色模型和自适应卡尔曼滤波的MEMS-INS/GPS伪松组合导航方法。以MEMS-INS/GPS松组合导航模式为框架,建立了伪松组合导航系统的状态空间模型。基于MEMS-INS/GPS的历史观测数据,使用灰色模型对MEMSINS/GPS观测差值进行预测,称为系统伪观测量。当GPS可观测卫星充分时,使用噪声自适应估计卡尔曼滤波对MEMS-INS/GPS进行松组合导航;当GPS可观测卫星不足时,使用噪声自适应估计卡尔曼滤波依据系统伪观测量,将MEMS-INS/GPS进行伪松组合导航。以车载低成本MEMSINS/GPS组合导航系统为例进行仿真和实验验证,结果表明：当GPS可观测卫星不足时,传统的MEMS-INS/GPS松组合导航精度迅速下降并发散,而MEMS-INS/GPS伪松组合导航精度与GPS正常工作时的导航精度相差不大,维持了较高精度的导航状态。     

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。     

车载GPS/DR组合导航系统的研究

介绍了车载GPS(Global Positioning System)/DR(Dead Reckoning)组合导航系统的设计,在对GPS/DR组合导航系统中主要误差来源分析的基础上,建立了表示这些误差的数学模型.根据组合系统的数据融合原理,提出一种基于对观测量进行误差补偿的迭代扩展组合卡尔曼滤波算法.对车载GPS/DR组合导航系统提供的实际数据的处理结果表明,该算法在提高GPS定位精度的情况下,能很好地修正DR系统的积累误差,大大提高了组合系统的完整性、可靠性.      

GPS将成为民航导航的主要手段

GPS是美国国防部投资并管理的军用全球全天候导航定位系统。在海湾战争中,美国首次将手持式接收机装备地面部队,飞机使用GPS导航、定位和救援,导弹使用GPS精确制导,取得了显著效果。GPS已向民间用户提供降低了精度的定位和导航标准服务,陆地和海上的许多民间用户已开始使用,唯独民航用户至今还未下决心把GPS作为全球导航手段。但最近一些事件表明,在苏联全球导航系统(GLONASS)和国际海事卫星的支持下,GPS将成为民航领域的主要卫星导航系统。不久前,国际海事卫星(Inmarsat)组     

导航卫星与经济安全

1引言□□随着卫星导航及其应用技术的不断发展,卫星导航已经与互联网、移动通信共同成为21世纪信息技术领域发展的三大支柱产业,在国防及国民经济各领域的应用已经形成不可逆转的发展趋势。全球卫星导航系统能提供24h不间断的全天候、高精度的导航、定位与授时服务,具有其他类型导航系统不可比拟的优势。美国将GPS系统定义为“重要的空间基础设施”,在美国国防科学委员会2005年11月23日向国防部提交的《未来GPS系统》报告中是这样描述GPS系统在美国国家安全与经济发展中的作用的:“作为基础性的信息系统,GPS对美国和国防部是至关重要…     

国外卫星导航系统现状与发展趋势分析

1卫星导航系统现状
　　GPS系统大力推行现代化改造,确保世界领先地位
　　美国的“全球定位系统”（GPS）是目前部署最完善、卫星技术最先进、定位精度最高、普及最广的卫星导航系统。为了保持、增强美国在全球卫星导航领域的领先优势与主导地位,1999年美国提出GPS系统现代化计划,旨在全面提升GPS系统军事与民用服务的性能,增强GPS系统民用导航服务的竞争能力,增强对抗条件下GPS系统的军用导航服务能力。经此现代化改造, GPS系统空间段星座卫星数量、导航信号、卫星功能等均将出现重大变化,主要包括3个方面：其一,星座卫星数量增加至30颗以上,以改善星座几何分布,提升服务性能;其二,增加军用M码信号、3个民用信号,其中军用M码信号是美国增强GPS系统导航战能力的重要基础,包括星上信号功率增强、点波束等均需通过先进的M码军用信号实现;其三,增加星上功率可调、高速星间与星地链路、点波束、搜索与救。和被动激光测距能力等,这是增强GPS系统自主导航与导航战能力的关键措施。     

基于代价函数的组合导航系统地图匹配算法

研究了地图匹配技术在GPS(Global Positioning System)/DR(Dead Reckoning)组合导航系统中的应用,建立了GPS/DR/地图匹配组合导航系统模型,给出了一种基于代价函数和概率统计准则的地图匹配算法,通过合理地定义代价函数有效消除了存在于匹配路段挑选过程中的模糊性问题.对实际跑车数据的仿真处理结果表明,应用该算法可以为组合导航系统的定位精度带来明显的改善.     

组合导航系统时间不同步对INS初始对准的影响

在组合导航系统的实际应用中，由于系统间通信，计算和卫星钟差等造成的时间同步问题已经越来越引人们的关注，文章以INS／GPS（平台惯导／GPS）组合导航系统为例，研究了该组合系统中GPS的时间延迟对惯导系统初始对准各状态量的影响机理；仿真结果表明，在运载器做圆周运动时，时间延迟会导致错误的方位角估计。     

SINS／GPS／EMC组合导航系统信息融合技术研究

基于无复位(No-Reset)联邦Kalman滤波信息融合算法,提出并且探讨了组合导航应用过程中的信息融合问题.在建立的相关误差模型基础上,对所设计的采用联邦Kalman滤波技术的SINS/GPS/EMC组合导航系统进行了计算机仿真.结果表明,采用无复位联邦滤波结构的SINS/GPS/EMC组合导航系统能充分融合系统各种导航传感器的信息,能发挥它们各自的优点,互相取长补短,有效地提高导航系统准确度和可靠性.