改进LAMBDA算法实现BDS双频整周模糊度快速解算

利用北斗卫星导航系统进行基线解算时,正确解算模糊度是关键问题.利用北斗卫星导航系统双频载波相位观测值组成宽巷双差观测值,运用目前被认为效果最好的模糊度解算方法——LAMBDA算法解算宽巷双差整周模糊度,但是,该算法存在模糊度浮点解偏差大,搜索范围大的缺点.因此,该文提出利用Tikhonov正则化改进LAMBDA算法,对宽巷双差观测方程中未知参数的系数矩阵进行奇异值分解,用分解后的协方差矩阵替换LAMBDA算法中的协方差矩阵进行宽巷双差整周模糊度的搜索,提高了宽巷双差整周模糊度浮点解的精度和模糊度固定正确率.改进后的LAMBDA算法模糊度浮点解偏差平均值从1.0829周减少到0.0059周,方差值从4.0534周减少到0.0479周,模糊度固定正确率从93.52%提高到100%.     

宽带干涉测量通道群时延非线性误差标校

以Ka频段宽带干涉测量为背景,分析了通道群时延的主要表现形式。针对通道宽带群时延非线性失真问题,提出了基于相位校正信号互相关的标校方法。利用相位标校信号梳状谱和线性相位特性,通过提取相位标校信号的互相关相位谱获取通道的相频特性曲线,并以此计算通道的群时延。针对抛物线型群时延,采用三阶非线性拟合代替传统的一阶线性拟合。仿真结果表明,在信噪比为-10dB的条件下,三阶拟合比一阶拟合与原始相频特性曲线有更高的吻合度,且标准差为一阶拟合的1/4,得到的群时延结果逼近真实群时延,证实了算法的有效性。     

约束信息辅助整周模糊度求解研究

研究了在双天线姿态测量中应用先验几何信息加快整周模糊度求解问题,首先采用Kalman滤波估计初始浮点模糊值,然后采用基线约束和高度约束辅助LAMDA解算整周模糊度,并给出了计算机实验结果。与传统的模糊度解算算法相比,整周模糊度解算方法能有效缩小可能的模糊值状态集合,提高解算效率,对GPS实时高动态定位和GPS实时姿态测量技术的工程应用及理论研究具有一定的参考价值。     

使用单点定位误差补偿提高姿态测量精度

提出采用补偿单点定位误差的方法提高GPS姿态测量系统的精度。介绍GPS姿态测量系统的直接计算法,然后采用Z变换增强FASF算法求解载波相位整周模糊值,最后给出了采用补偿单点定位误差的GPS姿态测量系统的系统流程和计算机实验结果。实验表明,提出的方法可有效地提高姿态测量系统的测姿精度。     

群时延失真对QPSK系统误码性能影响的仿真与分析

群时延失真是影响卫星通信误码性能的重要因素之一.首先介绍了群时延的概念和表达式以及卫星信道群时延失真模型,然后根据最小相位系统的系数和复倒谱系数之间的关系,设计了线性群时延和抛物线群时延滤波器,利用MATLAB/SIMULINK仿真软件包,建立了两种群时延失真信道模型,对QPSK调制信号在群时延失真信道特性下进行了仿真,得出了两种群时延失真对系统误码性能的影响.     

基于相位校正信号的变频系统时延测量方法

针对现有群时延测量方法在宽带变频系统测量中,测量效率低、没有有效的群时延解模糊方法的问题,提出了一种基于相位校正（phase calibration,PCAL）信号的高精度时延测量方法和基于扩展中国余数定理（Chinese remainder theorem,CRT）的时延解模糊方法。利用PCAL信号梳状谱的频率特性,通过一次测量即可得到整个测试带宽内不同孔径下的群时延特性。推导了扩展CRT算法稳健的条件,给出了详细的群时延解模糊策略。计算机仿真结果表明,新方法的相对时延测量精度和相对解模糊精度最高可达到ps量级。实际设备测试结果表明,相对时延测量精度达到了0.01 ns量级,CRT相对解模糊精度约为0.1 ns量级。     

GPS载体姿态测量技术研究

本文首先介绍了ＧＰＳ姿态测量技术的原理,包括坐标转换、相位干涉等,并在此基础上重点讨论了基线矢量解算过程中存在的相位模糊问题。在低精度基线较短时可采用搜索方法,并推导了模糊空间的大小和搜索检验方法;在高精度基线较长时,可采用多天线辅助解相位模糊,并推导了为满足给定的整周模糊错误概率和一定精度要求时,所需的相邻基线长度比及所需的天线阵元总数,同时给出了实例。本文的研究对ＧＰＳ姿态测量的工程应用具有一定的参考价值。     

一种动态整周模糊值求解算法及其仿真分析

针对GPS应用中的动态整周模糊值求解问题,结合Z变换减少模糊值参数的强相关性和FASF(快速模糊值搜索滤波器)算法递归确定模糊值搜索空间的优点,提出了基于Z变换增强FASF的整周模糊值求解算法,并给出了计算机实验结果。仿真结果表明,相对于传统的模糊值解算算法,该算法能显著降低整周模糊值解算所需要的历元数目,提高整周模糊值解算的效率和实时性,对GPS实时高动态定位和GPS实时姿态测量的工程应用及理论研究具有参考价值。     

基于联合极性迭代的载波相位恢复盲均衡算法

为了克服基于统计特性均衡准则的线性盲均衡器均方误差大、计算复杂及多途信道引起的载波相位旋转等问题,在研究基于极性迭代的线性盲均衡器与判决引导盲均衡器的基础上,引入数字锁相环技术,提出了一种基于联合极性迭代的载波相位恢复盲均衡算法.该算法利用极性算法来减小计算量,利用判决引导算法来减小均方误差,利用锁相环技术来克服多径衰落信道引起的载波相位旋转.水声信道盲均衡的仿真结果表明:该算法均方误差小,收敛速度快,计算复杂度低,并能快速纠正信道引入的载波相位旋转.     

GALILEO原始观测数据仿真研究

对GALILEO卫星的运动情况进行了模拟,进而仿真出其全星座卫星系统.分别采用NeQuick模型和Hopfield模型分别对电离层误差和对流层误差进行了模拟.参照GPS对GALILEO卫星钟差和接收机种差进行了模拟.计算各颗GALILEO各卫星的Doppler频移以及对各颗卫星的伪距和载波相位观测值,最后生成RINEX观测文件.生成的观测文件能反应GALILEO观测的实际情况,是进行GALILEO/GPS组合导航以及载波相位模糊度解算等后处理研究的基础.     

北斗多波段多频相位测量值组合模型研究

在多波段导航模式下,研究了北斗L,S和C波段多频相位测量值组合模型。通过巷数,电离层因子以及观测噪声因子,在维持模糊度整数特性条件下,优选长波长、弱电离层时延和低观测噪声的独立线性组合。针对长基线和短基线情境,分别提出基于超宽巷、宽巷、中巷和窄巷的多波段多频相位测量值组合。结果表明,相比于L波段多频,北斗多波段多频相位测量值组合有助于模糊度解算和降低电离层时延,其最大波长为293.05 m,最小一阶电离层因子为0.000 14。所优选的多波段多频相位测量值组合具有长波长,弱电离层时延和低观测噪声整体较优的特性。     

基于多频模糊度解算的BDS/GPS中基线 AEKF RTK算法

为了提高中基线实时动态(real time kinematic, RTK)定位的模糊度解算成功率和定位精度,提出一种基于三频北斗系统(BeiDou navigation satellite system, BDS)和双频全球定位系统的多频模糊度解算算法。该算法结合三频模糊度解算(three carrier ambiguity resolution, TCAR)和最小二乘降相关(least square ambiguity decorrelation adjustment, LAMBDA)算法通过三级迭代固定模糊度。此外,为了减少电离层延迟等误差对模糊度解算的影响,提出一种组合系数搜索算法。利用自适应扩展卡尔曼滤波实现RTK定位。在中基线实验中,将提出算法与BDS TCAR和单/双系统LAMBDA算法在成功率和定位精度方面进行比较。结果表明,所提算法的成功率最高,可即时固定模糊度,且定位误差在毫米级,精度在3种算法中最优。     

卫星/伪卫星/惯性组合着舰导引算法

针对舰载机安全着舰对高精度、高可靠性着舰导引系统的迫切需求,研究了卫星/伪卫星/惯性组合着舰导引技术,基于几何精度因子(geometric dilution of precision, GDOP)计算提出了伪卫星在舰船上的布设方案,并设计了其导航电文结构。研究了卫星/伪卫星/惯性组合着舰导引算法,利用卫星及伪卫星的双差分载波相位信息,采用改进的模糊度最小二乘去相关平差(least squares ambiguity decorrelation adjustment,LAMBDA)迭代算法解算其双差分整周模糊度,并基于舰载机运动模型建立滤波方程解算出舰机相对运动信息,再与惯导数据进行信息融合得到高精度的导引信息。仿真结果表明,提出的卫星/伪卫星/惯性着舰导引技术横向定位误差在0.3m以内,纵向定位误差在0.1m以内,高度定位误差在0.3m以内,可以满足舰载机着舰的要求,与卫星/惯性组合导引相比,该组合方式大大提高了垂直方向的定位精度,这对于确保安全着舰极为重要。并且,提出的着舰导引技术不仅精度高,而且工作连续可靠、抗干扰能力强,对保障舰载机着舰安全有重要的意义。     

空间飞行器单频GPS的双差电离层延迟仿真分析与研究

以地面上空1100km,相距150km到200km的两飞行器为例,针对采用星载单频GPS高精度相对定位的要求,设计了三种卫星编队飞行方案,结合IRI2001电离层模型研究了空间飞行器单频GPS相对定位中电离层延迟量影响,对星载单频GPS卫星双差电离层延迟残差做了深入分析,得出了一些有参考价值的结论。     

基于自适应免疫算法的欺骗信号检测方法

针对常见的转发式欺骗干扰, 提出了一种基于自适应免疫算法的欺骗信号检测方法。在载波相位双差检测的基础上, 构造正常信号和欺骗信号两种检测模式; 然后利用免疫算法获取待检测数据与监测器的亲和度指数, 筛选出符合阈值要求的监测器, 从而解算出待检测数据隶属于各检测模式的概率。为进一步解决在实际检测过程中出现的虚警问题, 引入自适应算法对交叉概率和变异概率进行非线性自适应调节, 提高了检测结果的准确性。实验结果表明, 所提方法对于欺骗信号检测准确率能够达到98.8%, 有效地实现了欺骗干扰信号检测。     

遗传算法在DGPS动态整周模糊度解算中的应用

在基线长度已知的情况下，利用零空间约束动态求解GPS（Global Positioning System）双差整周模糊度，进行解的去相关后，应用改进的遗传算法在整周模糊度空间内寻优。根据实测算例解算结果表明，该改进的遗传算法在较少种群数时获得了较好的搜索结果。     

基于LFM信号的分布式空间动平台定位技术

提出了一维测距结合二维测向的分布式空间动平台间相对定位方法。根据宽带正负斜率线性调频（linear frequency modulation，LFM）信号的时频特性，结合微波双向技术实现了动平台间的相对距离测量，并提出了测频率解相位模糊的短基线干涉仪高精度测向方法，解决了传统多基线干涉仪测角模型的概率性解模糊问题，同时对平台相对运动引起的多普勒干扰进行有效抑制。最终通过评估系统对该方法的定位精度进行了有效验证。