天线相位中心移动对GPS观测量的影响

阐述了天线相位中心的基本概念,定量研究了天线相位中心移动对ＧＰＳ观测量的影响。计算机模拟表明,要获得准确ＧＰＳ观测量来进行导航定位,必须进行天线相位中心引起误差的校正。     

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。     

相位干涉仪测向系统相位误差研究

介绍了相位干涉仪测向系统相位误差产生的原因,针对因通道不一致性导致的相位误差提出了一种消除方法。着重分析了基线倾角的存在引起的相位误差,经分析得出当倾角不为0时,相位函数不再是一条直线,误差的大小与入射角有关。给出了相位差和基线倾角的对应关系,并在实际系统中证实了基线倾角的存在产生的相位误差对整个测向系统的影响。     

运动学辅助GPS实现SAR卫星姿态测量算法

针对姿态对星载SAR成像质量的重要影响,提出一种借助于SAR卫星姿态运动学特性和GPS宽波载波相位信息进行SAR卫星姿态测量的算法。该算法利用SAR卫星运动学模型建立状态方程,借助于GPS宽波载波相位姿态测量方程和SAR卫星姿态矩阵的特性建立观测方程,用卡尔曼滤波算法求解SAR卫星的姿态参量。给出算法的详细描述和仿真,仿真表明算法可以提供高精度SAR卫星姿态测量值。     

GPS接收机跟踪环的多径误差分析

基于典型的GPS接收机跟踪环 ,研究了多径效应导致的码相跟踪误差和载波相位跟踪误差 ,得出了码相跟踪误差和载波相位跟踪误差与多径参数的解析表达式。计算机仿真表明 ,码相跟踪误差和载波相位跟踪误差随多径信号的幅度的增大而增加 ;码相跟踪误差和载波相位跟踪误差与多径信号的相位呈周期性变化 ;载波相位跟踪误差随多径延迟的增加而减少。     

基于DBZP差分相干的GPS信号捕获算法

针对弱信号环境下全球定位系统(global position system, GPS)信号捕获问题,提出了一种基于双块零拓展（double block zero padding, DBZP）差分相干捕获算法。该算法将快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT)、DBZP、差分相干及频率误差修正等4项技术有机结合,从而有效减小了在FFT计算过程中由大多普勒频移引起的码片速率变化而造成的相关功率损失,同时也削弱了残余多普勒频率造成的功率损失。实验表明,算法能明显提高系统捕获性能,在仿真数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获灵敏度提高了约2.8 dB,并在给定的积分时间及载噪比下,捕获频率误差的标准差小于20 Hz;在实验数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获结果信噪比提高了约3 dB。     

GPS系统建模与仿真技术研究

在研究GPS系统的基础上,建立了计算机仿真的数学模型,并根据数学模型编制了相应的仿真软件包,取得了良好的实际应用效果。这对于GPS定位产品的开发生产与系统研制有一定的指导作用。     

高动态GPS/INS组合导航算法研究

首先介绍了新型深组合GPS/INS系统原理图及组合导航滤波算法。在该算法中,组合卡尔曼滤波器除完成INS误差及GPS接收机时钟误差的估计外,还参与了GPS码跟踪,即完成传统码跟踪环中环路滤波器的功能。采用自适应码跟踪误差估计器补偿组合卡尔曼滤波器测量值中的相关分量,从而消除了传统组合中不稳定的主要根源。然后进行了计算机仿真计算,仿真结果表明,新型深组合GPS/INS导航算法适用于机动性较高的载体。     

线加速度计辅助惯性姿态角测量的误差分析

通过对成对的线加速度计信号的二次积分,可以得到高精度、宽带宽的惯性姿态角信号。对线加速度计辅助惯性姿态角测量的误差分析表明,测量误差由加速度计噪声、二次积分离散化、信标噪声和加速度计频率特性误差组成。对于大角度振动信号,加速度计频率特性误差是误差的主要因素。数字补偿器对加速度计频率特性误差做出修正后,测量精度得到明显提高。对3角分30 Hz单频振动,当信标以200 Hz修正累积误差时,测量误差小于1角秒。     

偏置相位中心方位多波束SAR天线姿态误差分析

偏置相位中心多波束合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)解决了分辨率和测绘带宽之间的矛盾,但在应用中会出现新的误差。提出并分析了天线长度方向偏离飞行方向(方位向)所引起的回波信号相位误差及对成像的影响,给出了计算机仿真结果。并提出了可以应用天线姿态误差来解决方位向非均匀采样问题的可能性。     

一种改进的TRIAD飞行器姿态确定方法

为了提高飞行器姿态测量精度和简化姿态确定的复杂性,提出了一种基于加权矢量和的TRIAD飞行器姿态确定算法。该算法基于TRIAD姿态确定原理,通过对观测矢量加权求和的方式以获得一个较传感器观测矢量更精确的矢量,并以此矢量作为TRIAD算法的基准矢量,然后运用TRIAD算法进行姿态计算。仿真结果表明,这种算法获得的飞行器姿态精度优于传统的TRIAD算法,与优化的TRIAD算法精度近似,但简化了姿态确定的过程,提高了姿态确定的速度。     

基于星敏感器/陀螺组合定姿建模及精度仿真

首先讨论了卫星姿态确定原理的建模问题,针对星敏感器/陀螺组合配置的定姿系统,详细分析了动态滤波算法原理,推导了星敏感器观测矩阵及误差四元数状态方程,进而建立了使用Kalman滤波方法进行姿态确定的整个过程;并基于该滤波算法,讨论了姿态确定系统的最终定姿精度的分析与综合评估问题,从理论分析和仿真验证两方面确定了影响姿态确定精度的主成分误差因素,定量描述了误差因素的影响范围,并针对实际工程指标完成了主成分因素的边界条件,为姿态测量方案的设计提供了理论支撑.     

绕地飞行器GPS/INS组合测量系统

采用全球定位系统 /惯性导航系统 (globalpositioningsystem/inertialnavigationsystem ,GPS/INS)组合方式实现对绕地飞行器定位和姿态测量。通过对可观测性能分析 ,得出了这样的结论 :仅用伪距和伪距变化率为观测量的组合系统对姿态角误差的可观测性较差。引入GPS载波测量信息作为观测量 ,可以提高姿态测量的可靠性和准确性。采用接收机自主完整性检测 (receiverautonomousintegritymonitoring ,RAIM)技术实时剔除异常数据 ,总结一种改进的自适应滤波算法进行数据处理 ,较之常规的Kalman滤波算法 ,收敛速度更快 ,平稳性更好。计算机仿真验证了算法的有效性     

Design and application of single-antenna GPS/accelerometers attitude determination system

In view of the problem that the current single-antenna GPS attitude determination system can only determine the body attitude when the sideslip angle is zero and the multiantenna GPS/SINS integrated navigation system is of large volume, high cost, and complex structure, this approach is presented to determine the attitude based on vector space with single-antenna GPS and accelerometers in the micro inertial measurement unit （MIMU）. It can provide real-time and accurate attitude information. Subsequently, the single-antenna GPS/SINS integrated navigation system is designed based on the combination of position, velocity, and attitude. Finally the semi- physical simulations of single-antenna GPS attitude determination system and single-antenna GPS/SINS integrated navigation system are carried out. The simulation results, based on measured data, show that the single-antenna GPS/SINS system can provide more accurate navigation information compared to the GPS/SINS system, based on the combination of position and velocity. Furthermore, the single-antenna GPS/SINS system is characteristic of lower cost and simpler structure. It provides the basis for the application of a single-antenna GPS/SINS integrated navigation system in a micro aerial vehicle （MAV）.     

GPS/SINS全组合系统确定SAR卫星的轨道和姿态

GPS/SINS组合系统因其多方面的优越性而在许多导航系统中使用。不过 ,利用GPS接收机的伪距、伪距率和载波相位双差等所有原始观测信息的全组合系统还处于研究之中。针对全组合系统进行了研究 ,建立了相应的误差模型和系统观测模型 ,特别是组合系统下的GPS载波相位双差观测模型。并以高分辨率SAR小卫星的轨道和姿态确定为仿真对象 ,对该系统进行了计算机仿真。仿真结果表明 ,GPS/SINS全组合系统具有很高的精度和可靠性 ,基本上能满足SAR卫星平台的任务要求     

GPS/速率方位惯性平台组合导航系统仿真研究

重力仪通常是在一个2轴水平平台上放置一个重力敏感器构成.如果在速率方位平台上放置一个重力敏感器,那么就能构成一个集导航与重力测量功能为一体的导航重力测量系统.该系统再加上一个GPS接收机,就构成了具有精确的重力测量和定位功能的系统.为此本文对GPS/速率方位惯性平台组合导航系统进行了研究,给出了该组合系统的计算方程、误差方程和计算机仿真结果.仿真结果表明由中低等精度的加速度计、陀螺仪和GPS构成的组合导航系统能够满足重力测量和导航要求.     

基于星敏感器的卫星姿态确定方法研究

介绍了基于星敏感器的卫星姿态确定算法,包括静态确定性算法和动态状态估计方法。从理论上推导了静态算法的TRIAD方法、Euler-q方法、QUEST方法以及SVD和FORM方法;对比分析了几种常见的动态估计方法,它们是EKF方法、UKF方法、预测卡尔曼滤波;并讨论了一些最新的方法,例如粒子滤波等。最后进行了仿真分析,并给出了一些有用的结论。     

GPS接收机相关器技术研究及FPGA实现

GPS接收机中的相关器设计是GPS接收机设计的一个关键技术之一.阐述了GPS相关器的工作原理和结构,对构成相关器的各个模块进行了详细的理论分析,利用本地产生的C/A码的超前、即时、滞后码与输入信号进行并行相关,提高了捕获的速度和精度,并用verilog硬件描述语言在FPGA中实现了GPS相关器的全部设计.设计中首先在modelsim下进行功能仿真,然后进行时序仿真,仿真通过后下载到Xilinx VirtexTM-II Pro开发板中进行验证.运行结果表明设计的相关器工作正常,性能可靠,与微处理器配合可以完成GPS信号的捕获和跟踪.     

GPS/SPL组合伪距测量的精度因子仿真研究

针对舰载飞机在降落过程中对高精度和高稳定性导航系统的需求,提出了一种舰载伪卫星(SPL)增强GPS导航的技术方案.通过和机载伪卫星方案的对比,分析舰载伪卫星的优越性和可行性.证明了增加舰载伪卫星可以减小几何精度因子GDOP值和降低用P接收机选星的难度,把选星方法由计算四颗GPS卫星的投影四面体体积最大,简化为计算三颗GPS星的投影三角形面积最大.并通过Matlab仿真定量地分析了增强前后的伪距测量的各种精度因子的变化趋势,在GPS高度角在10°和70°之间和伪卫星的高度角在-10°和-90°之间时,GPS/SPL组合导航系统具有最优性能.