航天器高精度GPS导航定位技术研究

将GPS测量定位技术、求解卫星轨道摄动运动的Encke方法和广义Kalman滤波技术有机地结合在一起，提出了利用GPS实现低轨道航天器高精度自主导航定位的新方法——载波相位-伪距综合动态定轨技术，解决了GPS载波相位应用中动态解模糊和跳周修复的难题。以此为基础，提出了两个航天器之间的载波相位-伪距综合差分动态相对导航技术。数值仿真分析和半物理仿真实验结果表明，所提出的动态定轨技术是可行的，对提高GPS导航定位精度的效果是显著的，并且其模型、算法和软件具有工程实用性。     

GBAS中相位平滑伪距差分修正改进算法

针对卫星导航精度问题,提出一种载波相位平滑伪距差分修正算法的改进方案.通过无码载偏离平滑滤波技术来解决电离层对伪距和载波相位观测值带来的不一致性导致的电离层误差加剧问题.利用信号传播中误差模型预测值、载波信号和码伪距确定滤波器的衰减因子,把接收到的双频载波信号相位值和伪距值线性组合,输入滤波器滤波.同时用卫星修正信息对平滑伪距值中钟差进行修正.仿真结果表明通过该算法能够减少滤波后的信号残差,提高载波相位平滑伪距差分修正值标准差的可用性,减少电离层误差对星基导航精密进近阶段定位精度的影响.     

GPS差分基准站高精度基准坐标测定方法研究

为提高基准站基准坐标定位精度,针对基于接收机长时间观测进行等权平均确定基准坐标的直接测量法不足之处,提出利用载波相位平滑伪距改善伪距测量精度。并基于平滑伪距分别对最小二乘法、卡尔曼滤波、衰减记忆滤波三种定位模型进行仿真分析。仿真结果表明:基于载波相位平滑伪距的衰减自适应记忆滤波定位方法能够有效提高定位精度,为差分基准站获取高精度位置坐标适用方法。     

一种双频载波相位平滑伪距算法的分析与实现

分析了一种双频载波相位平滑伪距算法,在利用MATLAB构建的定位程序中,比较了经过平滑伪距处理与未经平滑伪距处理的接收机定位精度。仿真结果表明,双频载波相位平滑伪距算法用于定位解算时能有效提高定位精度。     

基于ARM+FPGA的相位平滑伪距差分定位方法

为了满足用户更高的定位精度要求,研究了载波相位平滑伪距差分定位方法.根据差分定位原理,基于MATLAB平台自主编制了差分解算软件,兼容北斗和GPS伪距差分定位;基于ARM+FPGA平台的接收机实现了相位平滑伪距差分定位.实验结果表明,零基线条件下,相位平滑伪距差分算法定位精度可由标准定位的米级水平提高到亚米级,性能稳定.基线距离增大,定位精度随之降低,误差在±4m内,差分讯龄和定位精度成正比关系.     

基于边长约束网平差的微型GNSS阵列高精度定位方法

针对目前全球导航卫星系统(GNSS)动态观测中存在短时间内难以得到较为精确坐标的现象,提出由相距极短的GNSS天线\接收机组成且空间分布已知的微型GNSS阵列定位的方法.载波相位双差观测可以消除载波信号中的接收机钟差和卫星钟钟差,对流层延迟误差、电离层延迟误差、卫星星历误差经过双差观测后也可以忽略不计,从而得到高精度的...     

基于单天线相位的UHF RFID室内定位算法研究

基于单天线相位的UHF RFID,采用双标签的定位方法,对室内定位算法进行了研究,结果表明:待定位目标边长距离在超过高频载波信号波长的情况下,有2个间距为1/2载波波长的无源标签附着于特定目标上。仿真表明:在三条路径、两条路径情况下,两步测距可估计平均定位误差;两步测距(副载波)方法也可估计平均定位误差;但两步测距(副载波)方法基于双标签定位中,无法确保阅读器与2个标签间距离大小关系。在三条路径、两条路径情况下,两步测距(副载波)方法误判率分别为17.45%、17.82%,两步测距(载波)方法误判率均为0,故两步测距(载波)方法可将定位误差降低,确保物品登记准确性。     

渐进提高精度的载波相位测距技术

提出了一种静止、可视两目标之间基于载波相位高精度测距技术:第一步,借助GPS、伪随机码相位自主测距或超宽带等辅助测距手段得到一个距离粗测值和测量精度;第二步,基于已有距离粗测值和测量精度选择载波频率对,消除基于载波相位测距时引入的整周模糊度问题,然后基于载波相位双-单边测距技术,并借助伪码相位消除两目标上面载波相位观测时间差,得到一个精度更高的距离测量值;基于新得到的距离测量值和测量精度,重复第二步过程,渐进提高测距精度直到满足需要的精度为止。理论分析和现有工程技术实现表明,最终测距精度可达微米级。     

基于概略坐标的高精度差分定位算法

GPS载波相位差分定位是近些年来高精度定位的方向。鉴于载波相位差分求解定位中,随着用户站和基准站之间基线长度的变长,基准站对卫星的单位观测向量和用户站对卫星的单位观测向量会出现很大的方向偏差。这种偏差随着基线长度的变长,定位误差将变大。针对上述问题,在载波相位双差算法的基础上提出了基于概略坐标的定位数学模型并重点推导了概略定位模型过程;以及给出了相应的仿真结果。结果表明基于概略坐标定位的数学模型比传统双差定位精度高,能够达到高精度定位要求。     

采样频率偏移对卫星导航接收机的影响

为避免采样频率偏差给卫星导航接收机带来的符号位滑动、伪随机噪声码相位移动和载波相位偏差等问题,提出了一种改进的频率偏差估计方法．接收机的码跟踪环路以码速作为时间基准,对采样频率实际值与标称值之间的偏差进行跟踪,环路稳定后得到该偏差的估计值,其采样频率的准确度可提高到10^-7量级．将该估计值补偿到载波锁相环中。可减小由采样频率偏差带来的相位误差和多普勒频移偏差,从而使得导航接收机能正确解调信号,进一步提高了输出载波相位的准确度,为实现更高精度的定时和定位提供了可能性．     

伪卫星增强GPS精密定位新方法

介绍了基于伪卫星技术的变形监测新概念,探讨了目前伪卫星定位存在的远近效应、多路径效应等关键技术问题,研究了伪卫星增强GPS的组合定位新方法.从分析精度因子着手,重点研究了伪卫星观测量加入对精度因子的影响,并以小东江坝山谷地域为试验区,计算了4种GPS与伪卫星组合方案中精度因子的变化情况.研究结果表明,采用伪卫星增强GPS定位显著降低了高程精度因子,从而大大提高了垂直方向的定位精度,使得GPS卫星在水平和垂直方向的定位精度相当.     

基于GPS定位原理的轨道外部几何参数测量系统

 利用GPS 定位全天候、高效率、低成本的特性,设计出一种新型的轨道外部几何参数测量系统.该系统由卫星系统、加载接收机的轨检仪、控制网和GPRS 发射站组成.测量前,先构建边连式同步图形扩展式带状轨道监测控制网,并在现有的轨检仪上加载GPS 接收机.测量过程中,轨检仪沿轨道运动:GPS 控制网中4 个GPS 基站与轨检仪上GPS 流动站实时采集定位信息;定位信息经双差处理和整周模糊度解算后,得到RTK(real-time kinematic)观测量,确立轨道中心线;结合轨检小车测出的轨道内部几何参数和轨道中心线,解算出轨道高程.静态实验与外场试验结果表明:该测量系统自动化程度较高,静态观测误差在0.5 mm 以内,动态误差在15 mm 以内,完全能够满足轨道外部几何参数高精度测量的要求.     

一种基于边缘计算的RTK定位方法

实时动态载波相位差分(Real-Time kinematic,RTK)定位是一种基于载波相位观测值的实时动态定位技术,通过架设基准站并将基准站数据与流动站数据进行差分解算获取流动站的精确位置,从而得到比传统GPS定位更为精确的结果。本文提出了一种基于边缘计算的实时动态载波相位差分定位方法 E-RTK(Edge Real-Time Kinematic),通过将RTK解算任务迁移至边缘设备,降低RTK移动端对硬件的算力需求,进而降低RTK定位的硬件成本。本文基于E-RTK进行了实现及测试,实验证明,该E-RTK定位在较低的硬件成本下,能够达到与传统RTK定位相当的精度,除此之外,在使用GPS+BEIDOU卫星数据进行解算定位时,相较于常见的GPS+GLONASS定位,其Fix速度具有较大提升。     

基于GBAS系统的双座电动飞机导航定位可视化仿真

为了分析双座电动飞机基于GBAS系统在空间领域环境中的运行情况,以双座电动飞机模型为基础,设计并建立了基于三维可视化仿真FlightGear平台来模拟GBAS系统的运行引导效果。通过对导航数据分析处理,仿真了可见星和运行轨道的情况。针对传统的最小二乘伪距定位方法和载波相位平滑伪距算法的定位精度、可靠性都不能满足双座电动飞机定位着陆需求的问题,采用了增强算法卡尔曼滤波平滑伪距算法,对增强算法进行了仿真。采用FlightGear与MATLAB联合仿真,可以更直观的看出GBAS导航数据对双座电动飞机的引导效果,从而验证了双座电动飞机在终端区的导航定位着陆可以通过GBAS系统结合增强算法来引导。定位的水平平均误差和垂直平均误差都减小到 1 m 以内。     

基于准RTK的GBAS机载定位精度性能研究

摘要：地基增强系统(ground-based augmentation systems,GBAS)中机载导航定位精度和精度可靠性关系到飞机和人员的生命财产安全。因此,提出了在GBAS中使用以准载波相位差分技术（Real - time kinematic,RTK）为差分方式减小潜在误差影响的方法。RTK利用了参考站和移动站之间观测误差的空间相关性,通过差分的方式消除了移动站观测数据中的大部分误差,与传统的差分方式相比,RTK具有更大的技术优势。通过实验验证和数据仿真结果表明：该方案的单频准RTK可实现分米级甚至厘米的高精度定位,能够为飞机的进近提供精密和稳定的导航数据,同时为机场实现GBAS CAT II/III类精密进近服务起到积极地促进作用。     

基于数字电视无线广播信号的定位模型和系统

分析了使用数字电视(DTV)无线广播信号定位系统的必要性与可行性.提出了基于帧同步的DTV定位原理.分析了DTV定位测距特性,即在一个历元异步顺序得到多个测距观测值.推导了相关伪距观测模型和载波多普勒积分模型,在此基础上给出了DTV定位模型,包括观测方程和状态方程.仿真结果表明,DTV定位技术能够显著提高独立定位或组合导航系统定位精度.DTV定位是一种具备亚米级测距误差和米级定位精度,可成为传统卫星定位有益补充或替代的定位技术.     

对可合作高速移动目标快速精确定位的一种方法

针对可合作目标的多站定位中所存在的问题,提出了可实现快速精密测量的解决方案：一是采用载波相差和时差相组合的方法实现对坐标位置的快速测量,二是通过引入浮动测量周期,且应用最优估计算法实现各测量站间的同步测量.简述了基本的系统设计框架.     

精密单点定位的卡尔曼滤波新息与残差随机性对比

为了验证卡尔曼滤波新息和残差描述观测噪声的能力,根据精密单点定位载波相位和伪距观测值的先验方差,利用蒙特卡罗模拟等方差的随机噪声作为分析基准,研究描述信号随机性的平稳性、正态性、自相关性和功率谱指标。实验结果表明,新息只能正确描述伪距观测值噪声的随机性,残差能够同时描述载波相位和伪距观测值噪声的随机性。同时,两者描述伪距观测值噪声的能力相近。因此,不同精度观测值的精密单点定位应该以新息表示的残差为基础进行卡尔曼滤波模型的改进。