基于交互式多模型的飞机编队相对导航算法研究

在飞机编队飞行时,成员间的相对位置信息是实现系统协同作战的重要保证,为了提高机群编队飞行的相对导航定位精度,在无地面基准的机群编队飞行JTIDS/GPS/TACAN/IFDL组合的相对导航系统中,采用交互式多模型扩展卡尔曼滤波(IMM-EKF)算法,设计实现了多传感器相对导航系统,克服了飞机动态模型参数变化导致使用单一动态模型滤波精度下降的问题。仿真分析结果表明,交互式多模型算法可以提高相对导航系统的定位精度和可靠性,特别在GPS可见卫星很少的情况下,依然能够具有良好的定位性能。     

利用GNSS实现高轨卫星自主导航的新方案

针对GNSS应用于GEO卫星导航存在的导航信号弱、可见卫星少、定位几何差等突出问题,探讨了一种在GPS导航星冲天面安装导航天线并辐射导航信号的新方案,设计了冲天面天线和GEO接收天线的波束宽度和增益以及讨论了冲天天线所需发射功率,分析了新方案中GEO卫星对GPS卫星可见性、GDOP和定位精度。分析表明,新方案仅需从现有导航星引出一部天线,即可实现以小于10W的功率代价使得GEO卫星80%以上的时间里可以利用GPS系统定位,且定位精度约77m。通过仿真验证了本方案的可行性。     

空中交通管制现代化的关键——数字数据链

在使空中交通管制(ATC)系统现代化的奋斗中,所缺少的最关键的环节是飞机与空管员间双向通信用的数据链。 空运业把数字通信与全球导航卫星系统看成是改进营运效率和能力的基本要素。其应用将会减少导致延误的飞行限制——据美联合航空公司经理比尔·利顿机长估计,延误使他的航空公司每年损失6.47亿美元。 大部分效益将来自自动相关监视(ADS)、GPS或更一般的全球导航卫星系统(GNSS)和数字通信。实施ADS系统之后,装备GPS的飞机将连续把它们的位置通过数字数据链发送给地面的管制员。管制员将不用地面雷达与导航设备,而依靠由GPS卫星定位得到的飞机位置报告。ADS允许飞机选择最有效的航路和高度,     

卫星自主完好性监视算法研究

民用航空对导航系统的完好性具有严格的要求。随着卫星导航系统在飞机上的广泛应用,GPS接收机自主完好性监视越来越受重视。针对GPS接收机自主完好性监视算法进行了研究。在对RAIM 判定原则及流程、基于最小二乘的故障检测算法和完好性要求下的可用性判断研究的基础上,通过仿真对所研究的算法进行相关的分析,结果表明,作为目前一种仅依靠接收机自身获取定位观测量进行监控的方法,RAIM算法在一定程度上增强了定位结果的可信性,满足了自主完好性监视的要求。     

卫星自主完好性监视算法研究

民用航空对导航系统的完好性具有严格的要求。随着卫星导航系统在飞机上的广泛应用,GPS接收机自主完好性监视越来越受重视。针对GPS接收机自主完好性监视算法进行了研究。在对RAIM判定原则及流程、基于最小二乘的故障检测算法和完好性要求下的可用性判断研究的基础上,通过仿真对所研究的算法进行相关的分析,结果表明,作为目前一种仅依靠接收机自身获取定位观测量进行监控的方法, RAIM算法在一定程度上增强了定位结果的可信性,满足了自主完好性监视的要求。     

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。     

基于卫星定位的列车完整性检查列尾设备性能测试方法

针对新型列控系统向着“车载中心化”的方式发展对列车完整性检查系统功能实现安全冗余的需求,在既有列尾设备检测风压提醒司机判定列车完整性功能的基础上,提出增加基于卫星的测速定位配合车载设备实施列车完整性检查,以保障列车完整性检查功能的可靠性和可用性。由于列尾设备安装条件限制,观测环境场景为典型的“半边天”场景,因此对列尾设备进行性能测试。基于浩吉重载铁路35.35 km的实测数据,采用电磁仿真软件进行列尾天线方向性设计,使用卫星导航模拟器构建仿真测试场景和设计测试序列,对列尾设备的定位性能进行了评估。评估结果表明,列尾设备在设计的天线方向图场景下观测参数和定位性能参数均符合典型的“半边天”场景特征;区间动态运行仿真结果,定位精度R95评估结果在BDS模式下为13.48 m, GPS模式下为9.12 m, BDS/GPS模式下为3.82 m,基于BDS/GPS的双模定位模式在车站停车、区间运行等场景下定位精度R95均优于4 m,表明采用双模定位方式能够满足列车完整性检查列尾设备定位精度小于5 m的要求。     

基于运动的GPS测姿解整周模糊的新算法

利用GPS载波相位技术可进行近厘米级精度定位。借助几个天线,利用载波相位可测定姿态。本文介绍一种基于运动的解整周模糊的算法,适用于可见GPS卫星较少的场合。当共视卫星数少于3颗时这种算法是一种基本手段。用作直升机自主样机和飞机的测姿设备实验中,这种算法非常成功。     

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。     

广域差分GPS系统

业已证明GPS是一种极为精确的定位工具,可用于各种场合。可是在某些情况下,例如,飞机进场、着陆,还需更高的精度。广域差分(WADGPS)就是可用来达到这一目的的一种系统。该系统由一个主站以及分布于全美国的若干当地监测站组成。该系统计算并向用户发送误差修正矢量。修正矢量为如下一些参量:描述3维星历误差、卫星时钟偏差和电离层延时的参量。主站收集每个当地监测站上采集的GPS测量值,利用非线性静态计估和成批最小二乘相结合的方法估计误差。对全美国监测站周围的用户作了仿真计算,研究了15个站的WADGPS网的性能。这些监测站设在现有的罗兰或甚高频全向信标(VOR)站上。仿真结果表明,利用WADGPS,可以减少95％以上的GPS额定定位误差。