卫星导航几何精度因子的计算及选星方法

本文针对卫星导舷接收机信息处理单元，提出了适用于卫星导航的几何精度因子具体算法及详细的选星方法，该方法具有简单实用、工程易实现的优点，具有较强的适应性。     

基于GPS／激光雷达的编队卫星相对导航研究

GPS以及激光雷达都可以作为空间分布式任务相对导航敏感器.文中基于线性Hill方程.结合GPS/激光雷达的测量值设计,相对导航局部UKF滤波器以及组和联邦滤波器(FKF).仿真结果表明通过组和导航滤波,GPS和激光雷达能够为航天器编队飞行提供高精度的相对位置和相对速度信.     

GPS基准站GDOP算法的优化研究

通过分析GPS几何精度因子(GDOP)的传统计算算法,指出传统算法存在的问题;引入了一种快速计算GDOP的改进算法,该算法基于矩阵的QR分解,避免了由于传统算法计算量和存储量较大而导致定位解算实时性降低的问题。对传统算法和QR分解算法给出了C++语言实现的关键代码。     

航区布站对相对导航精度的影响分析

本文从应用角度出发，针对影响相对导航系统定位精度的主要因素进行了分析，经过理论推导，建立了几何关系与定位误差相关性数学模型，并用Matlab工具绘制了关系曲线，为航区布站提供了理论依据。     

基于GDOP的JTIDS相对导航定位源选择研究

分析 JTIDS 相对导航定位原理及其误差特性,研究导航源时间质量、位置质量及导航源与用户几何位置关系即几何精度因子(GDOP)对定位精度影响。在导航源时间质量、位置质量一定情况下,仿真分析 GDOP 值,提出基于 GDOP 值的导航源选择原则,以供相关人士参考。     

BDS/GPS组合导航系统选星算法研究

针对双系统组合导航模式下常用的最佳选星法存在运算量大、硬件设计复杂、实时性差等缺点,提出了基于 BDS/GPS 双系统组合导航模式的模糊选星算法。首先说明了靶场试验中采用 BDS/GPS 双系统组合导航模式的必要性,然后对组合导航系统定位精度的关键影响因子、 可用星数量及选择方式进行了分析,并给出了基于 BDS/GPS 双系统组合导航模式的模糊选星算法的详细解算步骤。实验结果表明,该算法简单易行,定位精度高,实时性好,对靶场试验品的导航定位具有重要参考价值。     

成熟因子映射的双系统选星方法

传统的选星方法通常以遍历为手段,在可见星较多的情形下往往计算量很大。常规的遗传算法通常固定交叉和变异概率,产生不必要的时间消耗。针对这些问题,提出了引入成熟因子映射交叉概率和变异概率的双系统遗传选星算法,目的在于快速地找到最优解或可接受的次优解。该方法以几何精度因子(Geometric Dilution of Precision, GDOP)为适应度,构造单染色体种群,定义成熟度来指导交叉变异操作,再经过每代精英保留策略和隔代种群数量控制,最终搜索得到符合门限的可接受解。实验结果表明,在进化200代的条件下,成熟因子映射遗传算法比常规遗传算法的搜索时间平均节省约24.75%,引入种群数量控制机制后搜索时间进一步节省了约55.32%。该方法可以快速获得稳定数学期望的可用选星集合。     

编队飞行GPS／INS相对导航的分布滤波算法

在对编队飞行GPS/INS相对导航当前的主要滤波算法进行总结和分析的基础上,提出了分布滤波的算法,并建立了GPS/INS相对导航仿真系统,对该算法进行验证。仿真结果表明该算法能够适应大型、紧密编队飞行的需求,在减小计算量、降低通讯数据量、允许编队做大的机动飞行的同时,能得到较高的估计精度。     

GPS与DTMB组合定位系统的改进选星算法研究

针对GPS卫星信号在楼群密集的城市和室内存在定位盲区而无法单独完成定位的难题,提出GPS-DTMB组合导航定位方法。在多源信号组合导航定位系统中,为了解决导航定位精度与运算复杂度间的矛盾,研究改进的加权行列式选星算法在GPS与DTMB组合定位系统中的可行性,与传统最小GDOP选星算法相比较,改进的选星算法具有运算复杂度低、计算消耗时间短的优点,并且对比分析在不同的组合卫星数目中,该算法与直接利用传统最小GDOP选星算法相比较的偏差大小,仿真表明,在15种组合卫星中,偏差小于0.1的概率在90%左右,能够得到满意的性能,证明了此方法的实用性。     

一种GPS/INS组合导航缺星情况下的方法研究

为了提高GPS/INS组合导航系统在卫星信号缺失情况下的导航精度,采用基于伪距、伪距率的非线性紧组合模型,利用虚拟卫星法构造虚拟观测量,与真实观测量一起参与滤波。针对非线性滤波应用中的问题,采用强跟踪滤波原理和均方根策略对CKF进行改进。通过仿真实验,验证了改进算法和虚拟卫星法的可行性,在卫星信号缺失情况下可以提高导航精度,提高了组合导航适应复杂环境的能力。     

基于弹丸定位精度分析的传感器布局优化方法

能否快速准确地对超声速弹丸在靶面上的弹着点进行定位,是影响智能报靶系统性能的核心因素。在通过建立弹丸入射模型获取弹丸入射点的过程中,传感器的布局形式对弹丸入射精度的求解至关重要。针对如何选取最佳的传感器布局方法,该文提出使用几何精度因子(GDOP)精度分析与优化算法相结合的弹丸入射精度分析方法,通过计算高精度下弹丸入射精度等号线的面积,在特定范围内寻找最佳的传感器布局形式。基于弹丸入射精度分析法进行多组理论可行性仿真实验,实际情况下进行有限入射范围仿真实验及拓展实验等,最后得出基于高精度弹丸入射定位中传感器布局的基本规律。通过多组实验验证可得,该文提出的弹丸定位精度分析法可有效地选取高精度的传感器布局方式,且最优的传感器布局均符合高精度传感器布局的基本规律。     

复杂环境下的卫星导航选星算法

针对当前选星算法基于理性环境设计和在多系统兼容接收机中运算量巨大的问题,从复杂使用环境模型出发,提出了具有运算量小、各种使用环境下均能保持较好星座构型的复杂环境选星算法。仿真分析结果表明该方法在运算量方面大幅度优于其他算法,全局几何精度因子(Global Dilution of Precision,GDOP)在理性环境下与其他方法接近,在复杂环境下优于其他方法。     

城市峡谷中基于GDOP和NHC的GPS/IMU组合导航方法

针对在林荫道、高架桥和隧道等城市峡谷中全球定位系统(GPS)信号易发生遮挡、 干扰,导致导航定位精度低、连续性和可靠性差的问题,提出了一种基于几何精度因子(GDOP) 和非完整性约束(NHC)的 GPS/惯性测量单元(IMU)组合导航方法。其中,通过利用 GDOP 实现卫星定位构型优劣和定位精度的衡量,从而构建基于 GDOP 值的 GPS/IMU 组合导航量测更新模型。同时,为了进一步提高组合导航系统的精度,将 NHC 应用于该组合导航系统中。实验结果表明,所提方法水平和三维定位均方根误差分别是 3.88 m 和 4.78 m,相比于传统 GPS/IMU 组合导航方法的 9.25 m 和 13.53 m 分别提高了 58.06%和 64.67%,可以有效抑制 GPS 信号受环境干扰影响组合导航定位精度和可靠性的问题。     

基于哈里斯鹰优化算法的多GNSS快速选星方法

为提高多全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)组合导航选星的效率,提出了一种基于哈里斯鹰优化(Harris Hawks Optimization, HHO)算法的快速选星方法。该算法模仿哈里斯鹰捕食的特点,结合莱维(Levy)飞行实现对复杂多维度问题的求解,用该算法解决选星问题既能保证获得理想几何构型,又能大幅度减少接收机运算量,提高选星的实时性。通过仿真实验,调用卫星工具包(Satellite Tool Kit, STK)导出的导航卫星数据,分析不同的参数变化对HHO快速选星算法结果的影响。结果表明,在从17颗可见星中选择8颗进行定位时,HHO法与遍历法相比,几何精度因子(Geometric Dilution of Precision, GDOP)计算平均误差为0.318 9%,所节省的时间占遍历法耗时的74.830 6%,证明了该选星算法具有计算效率高、耗时短、精度高的优点,适用于多星座多选星的情况。     

INS/GPS组合导航下机载PD雷达DPCA性能分析

惯导测速误差随着时间逐渐积累,积累误差会导致载机运动补偿失效,从而使得DPCA检测性能下降。针对这一问题,提出采用INS/GPS组合导航系统对载机速度进行测量,能大大提高载机测速精度,有利于DPCA检测低速动目标。在建立雷达回波信号模型和INS/GPS组合导航系统模型的基础上,结合机载PD雷达背景,仿真分析了惯导系统、INS/GPS组合导航系统各自的测速精度以及不同测速精度下的DPCA检测性能。仿真结果表明:采用惯导测速时,测量精度较低,DPCA在此精度下不能检测低速动目标;采用INS/GPS组合导航测速时,测量精度较高,DPCA在此精度下能够检测出低速动目标。     

基准站偏差对GPS静态相对定位影响的研究

GPS静态精密定位试验中,由于某些原因导致GPS基准站天线抖动,给测量结果引进了系统误差。依据伪距差分定位原理,推导出了基准站坐标偏差对GPS静态相对定位结果影响的数学公式。通过实测数据分析,得出了基准站站址偏差对差分GPS数据精度的影响程度及规律,与推导出的公式完全一致。     

基于UKF算法的编队卫星相对导航技术研究

航天器编队飞行协调工作,必须精确确定航天器之间的相对位置和相对速度,即进行编队飞行相对导航。文中应用载波相位差分GPS手段进行编队飞行卫星相对导航设计,采用UKF非线性滤波算法进行相对导航滤波器设计,从仿真结果可以看出此相对导航算法可以达到较高精度,具有实用价值。     

新的GPS自适应阵的选星方法

提出了2种新的自适应阵选星方法：加权GDOP准则下的自适应阵选星方法给出了自适应阵选星的性能极限；为减少计算代价，提出近似加权GDOP准则下的自适应阵选星方法。这2种自适应阵选星方法的性能均全面优于常规GPS选星方法，不但定位精度有明显提高，而且干扰环境下的卫星信号可用率从40％分别提高到60％以上和90％以上。     

高导航精度的GPS单芯片接收器IC

汽车等级GPS器件ATR0630P1和ATR0635P1均以爱特梅尔标准GPS接收器件ATR0630和ATR0635为基础，尺寸仅为7mm×10mm，集成了一个完整的GPS接收器，能达到AECQ100汽车质量标准要求，可用于包括车载导航系统（IVNs）、远程信息处理、车队管理、动态车险费用系统以及面向售后市场的导航产品。     

一种GPS/BDS双模导航系统的选星算法

为解决传统选星算法中定位精度与计算GDOP复杂度之间的矛盾,提出一种改进的快速卫星选择算法。通过利用卫星的高度角和方位角信息划分区域,剔除信噪比小于一定门限的卫星,应用牛顿恒等式的GDOP计算方法,最终确定选择6颗卫星进行定位。用于较少周期计算的最佳卫星几何分布划分区域可以极大减少运算量,理论分析和实验结果表明,与最小GDOP算法相比,在略微牺牲定位精度的情况下,所提算法计算量显著降低,而定位精度优于Quasi-Optimal算法,证明了该算法的有效性。