北斗高精度相对定位选星方法研究

针对北斗系统中高轨卫星会带来较全球定位系统（global positioning system ,GPS）更为严重的法方程病态性这一问题,分析了双差载波相位观测方程系数矩阵对整周模糊度浮点解解算的影响,结合北斗系统三轨道星座混合的特点,研究了区域北斗高精度相对定位选星方法,以仰角最高的地球同步轨道（geostationary earth orbit, GEO）卫星作为参考星,优先选取仰角高于10°的中地球轨道（medium earth orbit,MEO）卫星,然后按照均匀分布的原则选取倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous satellite orbit,IGSO）卫星。通过对实测数据进行试验和分析,证明了该方法的正确性和合理性,在进行区域北斗高精度相对定位时,能在一定程度上改善法方程的病态性,使模糊度浮点解较快收敛至真值附近,有利于模糊度的快速正确固定。     

罗兰C辅助北斗双星对同温层气球的定位研究

提出由罗兰C辅助北斗双星对同温层气球进行定位的方法.给出了系统的工作原理,及逐步搜索两曲线间距离最短点定位算法.用Matlab软件对该算法进行了仿真,作了实时性、定位误差分析.结果表明,该算法具有较强的实时性,定位精度对于罗兰C测量误差较为敏感,对双星测量误差相对不敏感.并指出当罗兰C测量误差与北斗双星测量误差同时增大时,定位误差反而有可能与罗兰C误差单独作用时持平甚至减少.定位精度与罗兰C台链的选择、各台之间的几何位置也有关系.该算法也适用于其他空中地面海上低动态航行体的定位.     

基于GPS/INS组合导航的改进自适应渐消卡尔曼滤波算法

基于GPS/SINS组合导航系统的模型不准确或者量测噪声多变所产生的滤波发散问题,研究了自适应渐消卡尔曼滤波对于滤波发散的抑制作用,文章提出一种利用新息协方差估计值和量测值实时自适应计算渐消因子的方法,用它调节卡尔曼滤波方程中预测误差协方差阵和增益矩阵,调整历史新息和当前新息的权重达到抑制滤波发散的目的。该算法能有效减少严格收敛判据推导渐消因子的计算量和限制条件,有效利用了当前新息值。仿真验证表明,提出的算法能有效抑制滤波发散,并且比常规卡尔曼滤波效果更佳。     

广义联邦滤波器的设计与实验

为了克服联邦滤波器理论中对滤波器维数的限制,基于信息滤波算法和信息分配原理,发展了广义联邦滤波器设计理论。提出了当主滤波器维数和局部滤波器维数不相同时,广义联邦滤波器达到全局最优的解析补偿方法。并将上述设计方法应用到双MIMS/GPS组合导航系统实验中。实验结果表明:经解析补偿的广义联邦滤波器的定位精度同集中Kalman滤波器的定位精度十分接近,具有全局滤波最优性。广义联邦滤波器的设计使联邦滤波理论更加完善,增强了其实用性。     

基于北斗 GPS GSM的远程目标无线监控系统

为了解决目前远程物标远程监控存在的地域覆盖不广、信号不稳定、容易被监听和干扰等问题,通过对北斗、GPS、GSM的定位、通信性能的分析,提出基于北斗、GPS和GSM联合实现移动物标监控的解决方案,并且介绍了在开发过程中的遇到的数据通信编码和位置滤波等一些关键技术问题。该系统开发周期短,安装方便,因此具有广阔的应用前景。     

基于光流传感器的四旋翼飞行器设计

采用Texas Instruments公司的TM4C123GH6PM单片机作为四旋翼飞行控制系统和光流数据处理的核心单元,将九轴传感器MPU9250的陀螺仪、加速度计和磁力计经姿态解算后的角度数据作为飞行控制系统的飞行姿态反馈,超声波传感器所测量的高度数据作为飞行高度反馈,优象光流传感器所输出的位置数据作为位置反馈,设计了一款新型四旋翼飞行器.实验结果表明,该四旋翼飞行器自主导航系统可以实现室内自稳、定高和定点飞行功能.     

基于FPGA+DSP的北斗信号快速捕获算法设计与实现

为了解决北斗卫星接收机中传统并行频率捕获算法傅里叶变换需要处理的数据量大而影响卫星信号捕获速度的问题,提出了一种基于相干降采样的北斗信号快速捕获算法。利用FPGA+DSP（高速数字信号处理器+现场可编程逻辑门阵列）,在传统的并行频率捕获算法中加入相干降采样模块,当信号进行载波剥离和伪码剥离后,通过降低采样频率的方式减小傅里叶变换需要处理的数据量,再对卫星信号进行三维搜索。结果表明,理论上所提算法计算量减少了80%以上,对实际北斗信号进行捕获时,平均每颗星的捕获时间为9.95 ms,内存资源消耗相比于传统并行频率捕获算法减少了42%。因此,新算法能在节约资源的同时有效提高捕获速度,可为进一步提高软件接收机的捕获性能提供参考。     

卫星导航系统中的天文学

讨论了当前广泛应用的卫星导航系统与天文学的关系,从卫星导航系统的时空基准、近地空间大气的监测、卫星的姿态控制等几方面简述天文学的应用.针对高校大地测量和导航、制导与控制专业研究生的培养,提出了对天文学知识的要求.     

基于FPGA和DSP的MIMU/GPS组合导航系统设计

为满足MIMU/GPS组合导航系统小型化、低成本、低功耗、以及越来越高的精度要求,提出了一种基于FPGA和DSP技术为核心的MIMU/GPS组合导航系统设计。本系统采用低成本的MEMS陀螺仪和加数度计作为惯性测量单元,将FPGA与DSP二者结合起来完成导航解算任务,它们之间的数据交换可以通过双端口RAM实现。此方案可以提高系统的精度和稳定性,更好地满足系统实时性要求。     

Compass系统导航信号的兼容性研究

我们研究了Compass,GPS和Galileo系统的兼容情况,分析了Compass系统各频段信号的功率谱密度以及与GPS和Galileo信号的重叠情况,然后在考虑星座和多普勒影响的前提下,以谱分离系数和等效载噪比衰减作为系统兼容性的评估标准,仿真并分析了Compass,GPS和Galileo系统的相互干扰程度.基于分析结果从信号兼容性、互操作性和信号性能等方面出发,对Compass信号体制的设计提出了建议.