基于粒子滤波的姿态测量动态系统设计

利用GPS载波信号来确定载体的姿态是一种新的应用,介绍了一种利用粒子滤波和OpenGL的双天线GPS测姿系统,该系统具有结构简单、精度高、实时性强等特点。在测量航向和姿态的同时,也可以进行测速和定位,仿真表明使用粒子滤波的OpenGL动态显示系统不仅能够实时显示被测目标的姿态,还能得到相比直接法更为精确的测姿结果。     

北斗测向技术研究

利用GPS测定载体姿态已经是一项比较成熟的技术.介绍了GPS测姿的基本原理,并针对我国北斗一系统的特点,提出了一种利用北斗一系统基于旋转天线法的测向方案.介绍了该方案的原理及具体实施步骤、测试要求等,重点叙述了其关键技术整周模糊度的确定方法.整个方案简单易行,并具有较高的测试精度.     

GPS三维姿态测量技术的探究

利用GPS进行三维姿态测量是近年新发展起来的一门应用技术,具有无累计误差、无需对准、精度高、成本低、不受气候影响等优点。通过差分处理多个GPS天线接收的载波相位可以求得载体的三维姿态角。本文从GPS三维姿态测量基本原理、模糊度求解、载波相位差分测姿实验及误差分析等几个方面对该技术进行了研究。其中,对常规模糊度求解技术进行了重点探讨,首次将在模糊度函数法基础上把解析方法应用到载波相位双差观测求解中,利用结果来实现搜索域的确定。     

利用多台GPS测量运载平台三维姿态的方法研究

传统的光学测量目标姿态的方法,易受到摄影距离的限制和环境条件的影响,应用局限性较大。基于高精度GPS测量系统的优点,研究在运载平台上安装三台GPS接收机确定目标三维姿态的方法,并给出精度估计方法。目标姿态测量在外测事后数据处理中有重要的实际应用价值,为目标测量的跟踪部位不一致的修正提供了支持。     

基于BP神经网络的GPS/SINS姿态测量融合算法

针对传统全球定位系统/捷联惯性导航系统(global positioning system/strapdown inertial navigation system,GPS/SINS)组合系统信息融合技术存在的不足,设计了适用于GPS/SINS组合系统姿态测量的反向传播(back-propagation,BP)神经网络模型,并在标准BP算法基础上,采用限制初始权值和阈值?动态删减隐含层节点数和修改激活函数的改进算法,从而减小BP算法在GPS/SINS组合姿态测量过程中的训练误差,提高网络训练的相应速度及精度?最后通过算法仿真和分析结果图得出改进后的BP神经网络算法在GPS/SINS组合姿态测量系统中高效可行,且测姿性能优越?     

基于 MEMS 辅助的单基线北斗融合测姿算法

载体的姿态信息是导航的重要参数,随着北斗卫星导航系统（Beidou navigation satellite system,BDS）和微机电系统（micro-electro-mechanical systems,MEMS）惯性传感器的发展与完善,高精度、低成本、自主化的融合测姿技术具有广阔的应用前景,因此,提出MEMS辅助单基线北斗融合测姿算法。根据MEMS惯性传感器解算出的姿态信息确定基线向量的搜索范围,从而辅助模糊度函数法（ambiguity function method,AFM）减小整周模糊度搜索空间,提高整周模糊度快速求解的成功率和计算效率。将BDS输出的姿态角信息作为观测信息,对MEMS陀螺仪解算出的姿态信息进行实时校正,实现BDS和MEMS传感器二者的数据融合算法。通过实测数据仿真验证,该算法能够解决信号失锁带来的整周模糊度求解困难的问题,并且测姿系统能在遮挡和动态等复杂环境下提供高质量姿态测量结果。     

基于组合载波相位的飞行器姿态确定

为解决全球导航卫星系统(GNSS)姿态测量中整周模糊度的快速求解问题,提出一种基于组合载波相位的短基线整周模糊度解算方法,利用单个历元的观测数据解算整周模糊度.根据多颗卫星的单频载波相位整周模糊度解算结果,应用最小二乘原理对基线向量进行精确求解,进而由基线向量确定出飞行器的姿态角.仿真结果表明,该模糊度解算方法在单个历元内至少能够解算出8颗卫星的载波相位整周模糊度,解决了GNSS动态测姿领域的一个关键性问题.测姿结果显示,偏航角和俯仰角的测量误差均小于0.2°.该研究成果可以为GNSS姿态测量系统在航空、航天等对实时性要求较高的领域中的应用创造条件.     

基于视觉/GPS/MEMS-SINS的微型飞行器姿态确定系统

分析了微型飞行器姿态确定系统的现状,提出利用视觉/GPS/MEMS-SINS组合导航系统确定微型飞行器姿态的方案.微型飞行器获取图像中天空和大地的特征不同,其间隐含了载体的姿态信息,在GPS和MEMS-SINS组合的基础上,将所隐含的载体姿态信息作为新增的观测量.建立了组合系统的卡尔曼滤波器模型,并进行了静态和动态仿真.结果表明,视觉/GPS/MEMS-SINS组合导航系统是微型飞行器自主姿态确定的有效方案,增加视觉姿态后,滤波器中惯性导航系统平台误差角的可观测性得到了增强,姿态估计精度也得到了提高.     

微小卫星姿态确定系统多信息融合滤波技术

采用微小卫星姿态动力学,并针对太阳敏感器/磁强计/卫星导航系统(GPS)接收机多姿态信息融合的特点,提出一种基于融合反馈模式的改进联邦滤波姿态确定方法,各子滤波器只完成量测更新,由主滤波器完成时间更新与预测信息的分配.给出了由四元数描述卫星姿态的误差状态方程和各子系统的量测方程,基于磁强计测量信息,对微小卫星的主要干扰源剩磁进行建模.仿真结果分析表明:基于剩磁建模的姿态动力学模型可有效提高姿态确定的精度;改进联邦滤波算法减少了系统的计算量,保证了可靠性.     

多天线GPS和微机械惯导组合进行姿态确定

描述了一种多天线GPS和微机械惯导系统组合来进行姿态确定的系统.目的是设计和装配一种具有可靠的高精度姿态确定性能、而且具有高输出率、低耗、快速初始化、通过数据合成而具备坚固和冗余性的多天线GPS和MEMS惯导组合的系统.这个系统在一段时间内没有GPS测量信息也能提供姿态以及其他的导航信息.性能分析显示在200 Hz状态下姿态、位置、速度、加速度以及角速率可以达到0.08o/s、1.5 m、0.1 m/s、0.12 m/s2和0.1o/s.     

基于GPS和陀螺的航天器相对状态自主确定

根据GPS和陀螺的不同特点,将两者结合起来,设计了一种基于GPS和陀螺的相对状态自主确定算法.采用修正罗德里格参数(MRPs)作为姿态描述参数,通过建立相对轨道和相对姿态运动方程以及GPS和陀螺观测方程,运用unscented卡尔曼滤波方法(UKF)设计了双星编队相对状态自主确定算法,仿真结果验证了方法的可行性和有效性.     

单天线GPS接收机载体姿态测定分析

该文研究了利用单天线GPS接收机的输出信息来实时确定载体姿态的基本原理与方法。文中的GPS载体姿态是指关于载体飞行速度矢量轴的新系偏航角、航迹角和新系滚转角，亦称为新系姿态。文中对姿态测定的分析包括利用GPS接收机配合软件LABMON46输出的原始信息来分析速度矢量的求解方案；利用卡而曼滤波模型对速度信息进行处理得到相应的加速度信息；根据前面2步求得的速度和加速度给出解算载体新系姿态的方法；最后给出常规姿态与新系姿态的关系和对照说明。     

提高载车定位与卫星跟踪精度的多信息融合系统研究

基于应用背景对移动卫星通信车辆精确定位和实时动态通信的要求,提出了一种新的基于激光陀螺捷联导航系统（LINS）、光电编码器（OEC）、GPS、信标组合的载车精确导航定位与同步卫星实时跟踪方案．方案以LINS／OEC组合作为核心单元,GPS、信标作为辅助信息,研究了基于联邦滤波的信息融合策略,给出了融合系数的选取方法．论文在车辆移动卫星通信系统中创造性地引入光电编码器组合以提高姿态保持精度和系统自主定位精度,并有效降低系统对GPS的依赖性．大量试验研究表明采用该技术与融合方法后,载车在长时间、不同路况动态工作时,其定位精度CEP值在10m以内,天线姿态跟踪精度保持在±0．05°范围内,尤其在较长时间内系统受遮挡条件下,其定位、姿态跟踪精度较未组合光电编码器前的系统提高达50％以上．     

Micro-Satellite Attitude Determination Using GPS Carrier Phases

GPS is an attractive attitude sensor for micro-satellites due to small package and advantage for cost savings. However, the major difficulty in attitude determination for a micro-satellite is that baseline lengths are short (less than a meter) . Thus , to obtain precise accuracy of attitudes for a micro-satellite, the algorithm selection and error source calibration are important. In this paper, a technique based on the attitude cost function is proposed. To verify the method proposed, the experiments have been conducted. The results indicate that attitude errors are less than 1 deg.     

GPS单频单历元定姿算法性能分析与改进方法

为了提高LAMBDA在单频单历元情况下的性能和成功率,对该定姿算法的性能进行了理论研究,分析了影响搜索效率的因素,并提出了一种新的求解模型.将未知的整周模糊度拟合成噪声,能够显著提高搜索效率,同时利用模糊度存在范围等约束条件对原算法的成功率进行了改善.实验表明:相比于原算法,改进算法能够有效减少GPS姿态解算的时间,同...     

一种油运船舶的组合姿态测量模型

实时准确地测量船舶姿态,对船舶运输安全作业、舰船减摇控制等具有重要意义.对坐标系及其转换关系进行了定义,推导构建了基于加表、陀螺和GPS的组合姿态测量系统测量元件模型和全量模型,通过状态方程和测量方程的分析推导对全量模型进行了线性化处理,并对连续系统模型作了离散化处理.依据姿态角、陀螺漂移和速度的误差状态方程,引进GPS测量值,对系统状态进行卡尔曼信息滤波估计,从而得到陀螺的漂移误差,使姿态角的测量达到良好的效果.