空间飞行器综合定轨与参数分析软件COMPASS的研发——动力学统计定轨程序compass的编写及调试

介绍了空间飞行器综合定轨与参数分析软件COMPASS的开发过程。软件的初级阶段目标是可以利用SLR观测对多颗激光卫星进行同时定轨、可以利用非差GPS观测对GPS星座进行同时定轨,并估计有意叉的地学参数。COMPASS的开发采取了由简到繁、循序渐进的技术策略,软件开发经历了这样几个主要过程：多星多技术定轨框架的建立。利用SLR观测确定GPS卫星的轨道,利用IGS的SP3轨道确定GPS星座的轨道,利用非差GPS伪距观测确定GPS星座的轨道,利用非差GPS伪距和相位观测确定GPS星座的轨道。激光卫星的定轨精度已经达到国际水平,可以用于提供国际服务（如IERSEOP;ILRS快速分析）;GPS定轨内符精度达到国际先进水平,平均外符精度好于30cm。     

基于运动物体高阶多普勒效应的横向速度估计

目标与雷达存在相对径向运动时回波相位一次项发生变化,产生多普勒效应.多普勒效应广泛用于雷达信号处理.目标横向运动分量不会导致回波相位一次项变化,但会导致回波相位高次项的变化,据此本文提出横向运动物体的高阶多普勒效应及其横向速度的计算方法.高阶多普勒效应与常规多普勒效应配合可以计算任意向平稳运动物体的标量速度.文中给出了计算方法和仿真结果.当目标横向运动速度为900 km/h,且回波信号信噪比大于0 dB时,计算误差小于0.06 %.     

基于北斗定位的多义路径识别解决方案

针对高速公路路网络存在的多义路径问题,提出一种基于北斗定位技术的高速公路通行卡设计方案。将北斗芯片与高速公路ETC通行卡集成,在车辆行驶过程中精确记录其位置信息,并将其与地图数据进行匹配,得到车辆的实际行驶轨迹,并以此为依据收取通行费用,有效避免多义路径现象,有助于实现高速公路大范围联网收费。与目前已有的RFID标识站方案及车牌自动识别方案相比,本方案具有识别结果精确、对现有系统改动较小、受外界影响较小等特点,具有广泛的应用价值。     

翼伞系统两体相对运动分析

为提高翼伞系统的测量和控制精度 ,分析物体和伞体之间的相对运动关系是十分必要的。在物 -伞之间两点吊挂及相应约束的条件下 ,分析了两刚体间的力学关系 ,建立了八自由度的两体相对运动模型。对运动的非线性偏微分方程组进行了数值求解 ,分析了单侧、双侧控制输入 ,及侧向突风干扰下的系统响应情况。算例分析的结果表明 ,此模型可用于分析和解释翼伞系统两体相对运动中的问题和现象     

基于RTS滤波的GPS+BDS 非差非组合PPP/INS紧组合模型

GPS高精度定位技术在动态复杂环境中,其定位精度、可靠性和连续性因卫星信号频繁失锁而变差。为此,提出了采用基于RTS滤波(Rauch-Tung-Striebel Filter)的GPS+BDS非差非组合PPP(Precise Point Positioning)与INS(Inertial Navigation System)紧组合模型的策略来克服GPS在动态定位中的弱点。其中,采用GPS+BDS双系统观测数据,可提高PPP解算中的可用卫星数,改善星站间定位几何强度和提高PPP收敛速度;采用PPP/INS紧组合,利用INS的自主定位特性和短期高精度特性,可有效改善复杂环境下的定位精度和连续性;采用RTS滤波,可进一步提高PPP/INS紧组合性能。首先推导了GPS+BDS非差非组合函数模型、PPP/INS紧组合函数模型和RTS滤波函数模型,然后利用一组车载动态数据,对动态GPS PPP、GPS+BDS PPP、GPS/INS紧组合、GPS+BDS PPP/INS紧组合和基于RTS的GPS+BDS PPP/IMU紧组合的定位、测速和定姿性能进行分析。实验结果表明,该方案可有效提高定位(58%～72%)、测速(74%～82%)和定姿(4%～23%)精度,特别是对卫星失锁期间的定位性能改善尤为明显。     

防空导弹尾追拦截目标的遭遇点预测方法

为充分发挥导弹武器系统的全向拦截能力,防空导弹需要面对拦截发射时即处于尾追逃逸态势目标的问题。结合防空导弹任务特点,设计了一种兼顾迎击、尾追拦截态势的遭遇点预测方法。根据导弹与目标在发弹时刻和拦截过程中的相对运动关系,建立常规迎击态势下的遭遇点预测模型。针对尾追拦截的特殊情况,分析预测模型对弹目相对运动关系描述的适用性,并进一步研究目标初始参数对预测模型收敛性的影响。在此基础上优化运动几何关系描述模型,结合收敛条件设计迭代算法,形成尾追拦截态势下遭遇点的预测方法。该方法修正了目标穿越发射点上空引起的模型适用性问题。仿真结果表明:迭代算法对迎击、尾追目标态势均快速收敛,预测精度满足工程应用要求,为导弹全向拦截时的遭遇点预测提供了有效的解决途径。     

基于激光扫描的移动机器人实时轨迹测量系统

 设计了一种移动机器人实时轨迹测量系统,主要包括激光扫描仪、数据采集计算机、无线通讯网络和数据处理显示软件4个部分。测量系统采用两台激光扫描仪从不同高度测量机器人身上安装的标志杆的位置,将测量数据经过位置识别和坐标系对准后,传输到一台计算机上进行融合,采用卡尔曼滤波器消除测量随机误差,绘制出机器人的运动轨迹。实验结果表明,测量系统可以在较大的测量范围内实现厘米级测量精度和目标分辨率的轨迹测量,为移动机器人的设计开发和导航控制等研究领域提供了良好的实验测试平台。     

GPS精密单点定位收敛性分析及改善措施

目前卫星定位技术中常用的高精度定位方法主要是相对定位和非差相位精密单点定位。非差相位精密单点定位无法像相对定位那样使用差分方式来消除定位中的某些误差,因而如何对影响定位的各个误差源进行准确地建模修正是提高非差相位精密单点定位精度和收敛速度的关键。本文从非差相位精密单点定位的3个关键环节入手,对影响定位收敛速度的因素进行简要分析,讨论了改善措施,并结合实际数据进行了相关验证。     

BDS-3 PPP模糊度固定实现及精度评估

精密单点定位(PPP)模糊度固定(AR)能够显著提升精密定位的收敛速度和精度。通过在BDS-2和BDS-3之间添加系统间偏差的方法实现BDS-3的模糊度固定,并基于全球MGEX测站静态、仿动态数据和车载实验数据全面评估了BDS-3模糊度固定的效果。结果表明,相对于浮点解,BDS-3 PPP模糊度固定能够显著提升PPP的精度,在东北天3个方向上静态解算精度提升依次为37.4%、26.2%和20.1%;仿动态解算精度提升依次为38.3%、27.2%和11.1%;车载动态实验BDS-3模糊度固定精度在三维方向上综合提升为40.4%。此外,模糊度固定后,以浮点解稳定后的两倍定位精度为基准,在东北天方向上,静态定位时间提升程度依次为63.5%、64.0%和40.3%;仿动态定位时间提升程度依次为58.7%、56.8%和25.4%;车载实验在三维方向的收敛时间为30.0 min。以上结果证明了所提方法的有效性及BDS-3模糊度固定的性能提升。     

激光导引车模糊控制技术研究

为了解决目前差速驱动车体在行进过程的跑偏问题,文章提出了将现有的差速驱动装置更换为舵轮驱动的同时,在运动控制方面引入模糊控制算法.在AGV运动规律的基础上,以法向位置误差和方位角误差为输入,舵轮转角为输出,建立了双输入单输出模糊控制系统.通过实验的分析和比较,确定了模糊控制器中的各个参数,并且利用自制的小车进行了相关的运动学实验,验证了控制系统以及所建立模型的正确性,为进一步研究激光导引AGV小车打下了理论和实验基础.实验结果表明,AGV控制系统运行平稳,性能良好,最大行使速度可达40m/min,导航精度可达±10mm,停车精度可达±5mm,能够连续工作24h,能够满足实际生产需要.