北斗三频精密姿态测量中整周模糊度的单历元可靠固定（英文）

载波相位模糊度固定是GNSS高精度姿态测量中的关键问题。针对附有基线长约束的姿态测量场景提出了一种可靠的Bei Dou三频模糊度单历元快速固定算法。首先使用无几何模型可靠地固定两个超宽巷模糊度;其次使用这两个超宽巷模糊度计算一个宽巷模糊度;然后在固定模糊度的宽巷观测值的辅助下,使用几何相关模型对第三个窄巷模糊度(该模糊度需与两个超宽巷模糊度线性独立)的浮点解进行估计,并使用C-LAMBDA方法对其进行固定;最后对三个频点上的原始模糊度进行恢复并利用其进行单历元姿态测量。多组Bei Dou三频实测数据的处理结果表明,提出的单历元模糊度固定方法具有固定成功率高和计算速度快的特点,能够有效地避免周跳的影响,非常适合高采样、动态复杂环境下的多频GNSS姿态测量数据处理应用。     

基于改进人工鱼群算法的DGPS整周模糊度快速固定

为提高DGPS整周模糊度的搜索效率,将改进人工鱼群算法引入模糊度固定解搜索环节。在解算中首先根据GPS双差载波相位观测方程,利用卡尔曼滤波估计模糊度浮点解,针对短基线解算问题,以基线长度为约束确定模糊度搜索范围,进而采用LLL降相关算法对模糊度浮点解作降相关处理,最后利用附加整数约束的改进人工鱼群算法搜索整周模糊度固定解。算例分析结果表明,在与遗传算法的100次对比实验中,改进人工鱼群算法搜索平均用时1.6617 s,比遗传算法缩短2.4987 s,算法搜索速度更快,搜索效率明显提高。算法的模糊度搜索成功率为92%,高出遗传算法9%,搜索成功率得到有效提升。因此,与遗传算法相比,改进人工鱼群算法能够更为快速地得到整周模糊度固定解,且具有更高的搜索效率和成功率。     

北斗双频组合动对动高精度相对定位新算法

针对动对动相对定位基线矢量实时变化导致整周模糊度浮点解在动态情况下难以快速精确求解的问题,提出了一种北斗双频动对动相对定位算法:对组合双差方程基线向量的系数矩阵进行奇异值分解,并变换组合双差方程以消除基线参量,将变参数估计问题转化为定参数估计问题,然后采用递推最小二乘算法实时推算组合模糊度的浮点解及其协方差矩阵,在此基础上,采用最小二乘模糊度降相关平差法(LAMBDA)搜索和固定组合模糊度。试验结果表明,该方法能够快速准确固定组合模糊度,与单频解算相比,初始化时间用时更短,基线误差在5 cm以内,能较好地适用于动对动相对定位。     

LAMBDA算法的部分模糊度固定及性能分析

模糊度解的可靠性对GPS精密定位至关重要.针对GPS定位中存在的残余误差及未改正偏差降低模糊度固定成功率的问题,在LAMBDA算法的基础上推导了不完全模糊度固定的数学模型,提出了以模糊度浮点解方差为依据、以模糊度固定成功率为约束条件的最优子集选取方法.对选取的模糊度子集进行LAMBDA部分固定测试分析.结果表明,与传统LAMBDA模糊度固定法比较,部分模糊度固定不仅减小了模糊度搜索空间,缓解了计算负担,而且提高了模糊度解的可靠性.     

垂线偏差对惯性制导初始方位角的影响

为了解决由于垂线偏差引起的惯性制导初始方位角误差对导弹落点造成的影响,对地面瞄准系统向弹上惯性制导设备传递基准方位过程中各操作环节与垂线偏差的关系进行了分析,研究了存在垂线偏差条件下惯性制导初始方位角出现误差的机理,给出了垂线偏差所造成的初始方位角误差的修正公式。仿真分析表明,瞄准过程中经纬仪俯仰角是垂线偏差造成初始方位角误差的关键因素,当经纬仪俯仰角为25°,垂线偏差子午圈分量为10",垂线偏差卯酉圈分量为30"时,初始方位角误差高达14.7";而采用经纬仪俯仰角为0°的水平瞄准技术时,同样的垂线偏差带来的初始方位角误差不大于0.001"。     

单频GPS/BDS/MEMS IMU紧组合模糊度固定抗差模型

针对高精度GNSS/INS组合定位中,伪距多路径误差严重影响模糊度固定效率及系统定位精度的问题,引入抗差估计函数,建立INS辅助GPS/BDS模糊度快速固定抗差模型。首先建立了单频GPS/BDS/INS紧组合动力学模型以及观测模型,继而研究了紧组合系统INS辅助下GNSS模糊度快速分解模型,分析了伪距观测值粗差对于模糊度参数估值的影响。为减弱异常观测值对于模糊度固定成功率的影响,提出了附有INS定位约束的模糊度解算抗差算法。最后利用实测导航定位数据验证了算法的有效性。结果表明:对比不考虑观测值粗差影响的模糊度固定算法,模糊度固定抗差算法显著提高了模糊度固定的可靠性,抗差算法的模糊度固定效率不受粗差值大小的影响;对于模拟的伪距多粗差情形,抗差算法对GPS/INS、BDS/INS和GPS/BDS/INS三种组合方案的模糊度固定Ratio均值分别提高了100.8%、47.7%以及19.5%;在INS定位松约束条件下,抗差算法提高了模糊度固定成功率。     

两种多天线GNSS定姿方法的精度分析

基于高精度多天线GNSS基线分量及精度估计结果,实现了两种常用的多天线定姿方法:直接姿态法和最小二乘姿态法。利用一套车载三天线GNSS实测数据和高精度惯性导航系统(陀螺漂移0.005(°)/h,加速度计零偏优于10~(-3)g)输出的姿态结果,深入分析了两种定姿方法的内、外符合精度。实验结果表明:两种定姿所解算的航向角、俯仰角和横滚角的精度分别为:直接法的内符合精度约为0.3°~0.5°、0.3°~1.0°、0.5°~1.0°,最小二乘法约为0.1°、0.2°~0.5°、0.5°~2.0°,即最小二乘法对航向角估计有明显改善,对俯仰角和横滚角改善不明显;两种方法的姿态外符合精度(消除航向系统偏差)基本一致,约为0.08°、0.15°、0.42°,但是最小二乘法得到的航向角系统偏差更小。     

基于BDS-3五频超宽巷/宽巷组合的中长基线单历元定位方法

为充分发挥BDS-3五频信号的定位优势,提出了一种基于BDS-3五频超宽巷/宽巷组合的中长基线单历元定位方法.首先构建了伪距/载波联合的无几何无电离层(GIF)分步解算模型,分析了各模糊度的先验解算精度,分析结果表明:五频组合中有三个线性无关的超宽巷可采用GIF模型单历元可靠固定.其次针对第四个宽巷采用GIF模型单历元...     

移动卫星天线指向矢量辅助组合导航系统方法

为弥补SINS/GPS组合导航系统姿态角误差可观测性差的缺陷,根据移动载体卫星天线捕获通信卫星后通过自搜索实现精确对准卫星的原理,提出增加天线指向矢量信息(SAPV)的方位角和俯仰角信息为系统观测量,用于辅助SINS/GPS组合导航系统.根据SINS/GPS组合导航系统数学模型对姿态角误差的可观测性进行了分析,并对SAPV与组合导航误差之间的关系进行了详细数学推导,证明了SAPV辅助组合导航系统的可行性,建立了SAPV辅助组合导航系统的数学模型,采用联邦滤波器进行数据融合.仿真结果表明,SINS/GPS组合导航系统通过SAPV辅助,方位角误差估计精度提高了1个数量级,小于10′,水平姿态角误差估计精度略有提高,小于2 ′.该方法充分利用了天线通过自搜索完成精确对准卫星后的高精度指向信息,无须添加任何硬件系统,通过简单可靠的信息融合算法即可达到提高载体姿态测量精度的目的.     

基于地球红外辐射场的旋转弹丸姿态测试方法

针对微惯性器件无法满足高转速弹丸飞行过程中的滚转姿态测量要求的问题,提出了基于地球红外辐射场的旋转弹丸姿态测试方法。首先,研究了地球红外辐射场的产生机理和特性,分析了天地间红外辐射率的变化规律。然后,结合旋转弹丸在飞行过程中的运动特征,建立了红外传感器测量模型,推导了弹丸姿态与传感器感测信号的函数关系。最后,合理布局红外传感器,基于误差传递的原理,改进了常规的姿态解算算法,进一步提高了传感器测试信号的利用率。结果表明,利用地球红外辐射场测姿具有较高的精度,俯仰角解算误差在±0.3°以内,改进解算方案的横滚角解算误差在±0.5°以内。该姿态测量系统简单有效,能够满足旋转飞行体的姿态测量要求。