Closed form algorithm of double-satellite TDOA+AOA localization based on WGS-84 model

In this paper,we consider the double-satellite localization under the earth ellipsoid model of the Wideband Geodetic System(WGS-84)using the Time Difference of Arrival(TDOA)and the Angle-of-Arrival(AOA).Several closed-form solution algorithms via the pseudolinearization of the measurement equations are presented to efficiently estimate the location.These algorithms include the Weighted Least Squares(WLS),the Constrained Total Least Squares(CTLS),and the Taylor-Series Iteration(TSI).Performance comparison of the proposed methods with the Cramér-Rao Lower Bound(CRLB)in the simulation is shown to demonstrate that the proposed algorithms are feasible and have stable performance.

信号短暂缺失下的非完备GPS定位算法研究

该文提出一种在城市峡谷等复杂环境中卫星被频繁遮挡造成卫星信号短暂缺失的非完备条件下,利用少于3颗有效卫星,实现满足一定精度要求的定位方法。实际数据测试表明,在数十秒的短暂非完备期间内,该方法可以提供满足导航要求的定位结果,从而提高了GPS接收机的有效性。该方法不依赖额外传感器,亦不需要电子地图支持,同时系统成本无明显增加。

遮挡环境下原子钟和气压测高仪辅助北斗定位方法研究

在城市峡谷等遮挡环境下,接收机无法连续进行定位解算;并且高程定位精度不能满足用户在立交桥或者盘山公路等环境下的定位需求。在接收机内使用原子钟,可以利用原子钟的高稳定性,对钟差进行高精度的预测。并通过与气压测高仪共同辅助北斗系统定位,可以有效提高接收机的定位精度和连续性;该文首先理论分析了原子钟和气压测高仪辅助定位算法;然后,提出一种气压测高仪初始化校正方法,并通过对钟差噪声类型的分析确定了钟差预测方法;最后,模拟遮挡环境,进行原子钟和气压测高仪辅助北斗卫星导航系统定位试验,并分析了定位结果。结果表明:仅跟踪两颗可见卫星,便可以进行定位解算,并且垂直方向上的定位误差从8.2 m (RMSE)下降到了5.2 m,定位结果的波动从4.6 m下降到了0.8 m。

大地水准面对双星定位精度影响研究

讨论了双星定位的4种定位计算方法，研究大地水准面对双星定位精度影响规律，并与采用参考椭球模型得到的定位坐标值进行比较，在北纬20～30°区域，海面高度变化为4m时，北斗定位精度的变化约为8m。证明大地水准面对双星定位精度有较大的影响，考虑潮汐等海面因素能有效提高双星定位精度。

“双星”增强系统近空间伪卫星布站设计

布设近空间伪卫星可改善“双星”星座构型,实现无源定位,达到GDOP的最小化。从剖析GDOP的内涵出发,针对“双星”星座和近空间伪卫星特点,运用空间解析几何及矢量代数知识,推导出一种直接判断伪卫星空间位置的布站算法。该算法从几何角度,直观地确定近空间伪卫星的最佳布设点,具有简便、快捷、直观、形象的特点。不仅解决了“双星”增强系统的关键技术,也为近空间平台的应用提供了相关技术储备。

基于近空间伪卫星的“双星”增强系统

为解决“双星”定位系统不能实现无源导航的缺陷,提出近空间伪卫星概念,设计了基于近空间伪卫星的“双星”增强系统。分析了近空间伪卫星的需求,确定其活动区域和平台形式。提出近空间伪卫星自身定位的几种形式,比较各自的特点,确定可行方案。不仅提供了一种三维无源导航资源,而且对近空间领域的开发,以及对近空间飞行器的应用提供了更具潜力的发展方向。

位置线误差的时/频差联合定位性能研究

就双星时差/频差联合定位问题,引入了位置线误差的概念,通过梯度理论计算时差位置线误差和频差位置线误差的分布,对时差位置线误差和频差位置线误差以及联合定位性能进行了定性和定量分析,推导了双星系统下时差频差联合定位精度与参数位置线误差和位置线交角之间的计算关系式。并结合仿真分析了参数测量误差和位置线交角对时差频差联合定位精度的影响。

双星定位/SINS组合系统中双星定位的故障检测研究

北斗双星定位系统(简称双星定位)利用两颗地球同步卫星进行定位,具有定位精度高、采用有源定位体制的特点。根据双星定位自身的特点、特别是它在实际应用中的特殊情况,首先介绍双星定位与捷联惯导系统(SINS)进行组合的系统滤波方法,然后提出把基于逻辑滑窗检测与预测残差χ2检测的融合算法用于组合系统中双星定位系统的故障检测。基于实测数据的仿真结果证明上述算法是可行的,并能有效地进行双星定位系统的故障检测。

北斗天线电气相位中心偏差检验试验研究

为满足北斗双星定位系统精密定位、定向的工程需要,提出一种北斗天线电气相位中心常值偏差3维检验方法,并建立了相应的数学模型。该方法通过基线旋转、单天线旋转、交换天线,利用载波相位单差、基线长度、天线高差测量信息来估计天线电气相位中心偏差,并且在单天线旋转条件下对不同方向、不同天线间单差观测方程求差,以减少未知参数个数。最后,应用此模型检验一对北斗天线,检验结果表明,在单差均方差为0.005周,基线长度、天线间高差均方差为1 mm的条件下,天线间电气相位中心偏差水平分量的检验精度达0.3 mm。论文所述方法操作简单,适合在野外对北斗天线进行电气相位中心偏差检验。

双自由度步进电动机在卫星天线控制中的应用

介绍了一种基于双余度混合式步进电动机的双自由度卫星天线运动控制系统。系统采用89C 196KC单片机和多极旋转变压器实现了卫星天线指向系统的位置伺服控制。介绍了系统工作原理、89C 196KC及其外围硬件电路、细分与预置步数控制、角位置检测、精确归零及断电定位控制。该控制方法提高了系统的定位力矩。

利用双星定位系统和雷达高度计的航天器初轨确定算法

快速准确有效地确定初轨是飞行控制中心的一项重要任务,传统的初轨确定方法一般由多个地面测控站完成,受地域局限比较大,定轨精度受地面站几何分布影响较大。利用国内双星定位系统和雷达高度计组成天基测控系统,对航天器进行初轨确定,并设计了基于级数的初轨计算算法,充分利用了双星定位系统资源,拓展了其应用范围。仿真实验证明,该算法可快速确定航天器初轨,位置误差约为420.3 m,速度误差约为30.5 m/s,有效地提高了航天器的初轨确定精度。

双星定位报告系统的设计与实现

本文对目前常见的几种定位报告系统进行了研究。介绍了已开发的基于双星系统的定位报告系统的总体构成、系统功能，特别指出了利用双星系统导航通信的优势，并对其中一些关键技术进行了讨论。

双星定位系统中的几何方法定轨

主要介绍了对一种特殊观测类型（双星定位系统中）的几何定轨方法，该方法将观测中遇到的超越方程组简化成一个线性方程组和一个一元二次方程，然后进行解算。通过一个模拟的双星系统和一组模拟的观测值进行试算的结果表明，如果无测量误差时，对该系统用几何方法定轨的精度可以好于2m，但是当该系统的几何图形较差时，几何定轨方法对测量误差较为敏感，若测量的随机误差为10m，则定轨坐标分量的误差最大可达到400m。这时可利用三阶契比雪夫多项式平滑的方法削弱随机误差的影响，将几何方法定轨的精度提高到40m。

中长基线RTK定位算法研究及性能验证分析

中长基线RTK定位解算中,流动站和基准站之间的误差由于距离的变远导致他们的空间相关性变弱,做双差后剩余的残差会比较大(主要为大气误差项),为了解决中长基线模式下的RTK高精度定位,本文采取在构建法方程的时,把大气误差项(做差后的相对对流层、相对电离层)作为未知参数跟位置参数和模糊度参数一起进行估计。由于地面测站观测的卫星信号质量跟卫星的高度角有很大关系,卫星的升降运动会导致高度角的变化,此外某时刻新观测卫星的加入也会对模糊度固定和快速收敛带来一定的影响。故本文在参数估计过程中采用每个历元根据高度角最高的原则来重新选择参考星的方法。最后利用基线长度分别约为70.5 km、82 km、98 km、105 km的实测数据对文中提出的方法进行分析和实验验证,结果表明采用新方法的模糊度的固定成功率在91%~95%之间,而传统的RTK方法模糊度固定成功率在58.6%~77%之间,新方法能提高中长基线条件下的模糊度固定成功率,同时可以提高中长基线模式下的RTK的定位性能。

伪卫星辅助的北斗双星系统军事应用分析

针对目前北斗双星系统在军事应用方面受到限制的问题,提出采用伪卫星辅助增强双星系统方案实现特定区域内无源定位。分析采用一颗伪卫星时系统的视距范围,并在视距覆盖范围内对"双星+1颗伪卫星+高度表"的定位方案的定位误差参数进行仿真。仿真结果表明:采用伪卫星来辅助增强北斗双星系统,可提高系统应用的隐蔽性,增强系统的军事应用价值。

北斗三号观测数据质量及定位精度初步评估

开展BDS-3观测数据质量评估对于即将到来的BDS-3应用研究至关重要。本文从载噪比、伪距多路径及观测噪声3方面评估了BDS-3卫星的观测数据质量,在此基础上分析了其标准单点定位和短基线相对定位性能。初步评估结果表明:在载噪比方面,BDS-3卫星的B1I频点比BDS-2卫星高3~4 dB/Hz,B3I频点最高,其余频点大小相当;在多路径方面,BDS-3卫星伪距B2a、B2b和B3I与BDS-2的B3I大小相当,B1I和B1C与BDS-2的B1I、B2I大小相当,且BDS-3各频点的伪距多路径组合中不存在明显的与高度角相关的伪距偏差;在观测值噪声方面,BDS-3卫星与BDS-2卫星各频点大小基本相当。相比于仅使用BDS-2卫星,增加BDS-3卫星可以改善几何图形结构,一定程度上提高伪距单点定位和短基线相对定位的精度。

导航卫星系统总体研究及星座改进方案仿真

我国的双星导航定位系统是我国第一代卫星导航定位系统,采用“有源 应答”的定位机制,用于中、低动态用户的区域导航定位,与国外卫星导航定位系 统相比有自己的长处和不足。为满足对高速运动的精确制导武器导航定位的需 要,本文提出了一种星座改进方案,并进行了仿真研究。仿真结果显示此方案可 以满足在我国及周边地区导航定位的精度要求。

基于历元星间双差模型的GNSS测速方法

速度信息是描述物体运动状态的重要参数之一,利用GNSS技术可以迅速可靠地进行速度测量。本文利用GNSS载波相位观测值,提出历元星间双差的测速方法。该方法仅需利用单个GNSS接收机的载波相位观测值先后在历元和星间求差,以双差值为观测值,先求解载体在历元间移动的距离,根据历元间的时间间隔求解其速度。试验结果表明:该方法在静态并且观测环境较好的条件下,E,N,U方向上的测速精度优于RTK位置差分和多普勒测速方法;在动态且观测环境较差的条件下,E,N,U方向上的测速精度优于RTK位置差分测速方法,但较多普勒测速方法差。

一种基于铷钟的双星系统用户终端机

介绍了一种基于铷钟的双星系统用户终端机——连续导航无源双星定位系统。该系统用高稳定度铷钟作为时间基准信号,实现了无源导航定位功能。

双星海面用户定位中海面地形的确定方法

海面地形的确定方法研究对提高双星导航定位系统海面用户定位精度具有重要意义。本文较全面地综合了大地测量及海洋学两种不同领域中确定海面地形的方法及其间的相互转换、比较等问题,指出了海面地形研究中一些需要进一步解决的内容。