顾及最小加权几何精度因子的轻量级快速选星方法

随着导航卫星数量的提高和芯片技术的发展,GNSS终端可观测卫星数大大增加,极大地改善了卫星几何结构。但是,若将全部观测卫星均进行高精度定位解算,终端所需的计算资源和功率消耗会快速增长。针对该问题,本文提出了一种基于加权几何精度因子(WGDOP)的快速选星方法,在可解算卫星数受限时,轻量级快速获取具有最优几何结构和信号质量的卫星组合。试验结果表明,相比于传统基于几何精度因子(GDOP)的选星方法,在可解算卫星数小于15颗时,本文方法在精度和固定率方面分别提高了10倍和40%。另外,基于AG3335芯片进行的实时RTK测试,通过本文方法选择20颗卫星计算,可以极大地降低定位解算耗时且同时保持较高的定位精度。

混合星座导航系统的加权几何精度因子分析

不同类型卫星构成的混合星座导航系统或兼容系统中,考虑到广播星历精度不等导致的测距误差不等,用加权几何精度因子(WGDOP)代替几何精度因子(GDOP)作为最佳星座选择、定位精度评估和完好性监测的依据。对静止轨道卫星(GEO)/中高轨道卫星(MEO)构成的混合星座中不同卫星组合的WGDOP和GDOP进行了比较,实验结果表明WGDOP能更准确地反映星座性能和评估定位精度。在对定位精度或完好性监测的可靠性要求较高等场景,要用加权几何精度因子进行分析。

基于加权几何精度因子(WGDOP)的地基导航系统评价方法

为了评价卫星导航系统中位置估计的性能,GDOP作为一种衡量测量误差和定位误差之间几何关系的评价方法被广泛应用;由于地基导航系统各个单元的测量误差不同,且受用户距离影响不可忽略,需要对与距离有关的评价标准进行研究;因此,提出使用WGDOP代替GDOP作为评判标准,从分析地基导航系统误差方差入手,对WGDOP表达式进行详细分析,通过系统比较两种定位因子,说明采用WGDOP作为地基导航系统基站布设评价标准,准确性高;研究结果表明,采用加权几何精度因子作为评价标准,可以更适应地基导航系统的实际使用环境,对系统定位性能进行更精确的评价,对精度因子评估有明显改善。

一种构造WDOP中加权矩阵的新方法

加权几何精度因子(WDOP)是影响导航接收机定位精度的一个度量。从WDOP值的研究入手,讨论了其值不仅与卫星/用户几何布局有关,还与加权矩阵相关。提出了一种基于灰色关联分析法和广义延拓逼近法来构造加权矩阵的新方法,讲述该方法的原理和具体实现过程,并以GPS导航系统为研究对象,在GPS软件接收机研究平台上进行仿真实验,对实验结果从准确性和稳定性两方面进行了比较分析。仿真结果表明使用这种方法构造的加权矩阵进行定位,定位结果准确度高,稳定性好。

北斗二代卫星导航系统定位精度分析方法研究

卫星导航系统的定位精度主要受观测量的精度和卫星的空间几何分布两方面的影响,GPS等相同轨道分布的卫星导航系统一般采用几何精度因子(GDOP)来分析定位精度。我国的北斗二代卫星导航系统是由三类异质卫星组成的混合星座导航系统,不同轨道卫星定轨误差不同,用户所得到的观测量精度也不相同,因此精密定位精度计算和分析时必须要考虑这种差异。引入了加权几何精度因子(WGDOP),利用模拟观测数据对北斗二代卫星导航系统的定位精度进行了分析。外部检核计算结果表明,精密定位计算时顾及观测量精度差异可进一步提高定位精度。

一种新的基于加权行列式的选星算法

导航定位精度与所选卫星数目多少有关,而卫星数目过多虽可改善定位精度,但带来巨大的运算量。通过研究行列式绝对值与几何精度因子的关系,给出改进选星算法,且将该算法应用于双星定位系统中,并对比分析两种不同组合卫星数目下定位精度,以及运算量大小。结果表明改进选星算法运算量小,定位精度高,且用最小二乘算法在5次迭代后定位误差非常小,表明改进选星算法的可行性。

CAPS卫星导航系统定位精度分析方法研究

卫星导航系统的定位精度主要受伪距测量的精度和卫星的空间几何分布两方面的影响，GPS等相同轨道分布的卫星导航系统一般采用DOP（几何精度因子）来分析定位精度。我国的转发式卫星导航定位系统CAPS是由GEO商用通信卫星以及一定数量的倾斜轨道通信卫星（IGSO）组成的混合星座导航系统，转发地面控制站信号，实现导航定位等功能。由于不同轨道卫星轨道误差不同，用户得到的卫星轨位精度和测量伪距精度也不相同．因此定位精度计算时必须考虑这种差异。本文引入加权几何精度因子（WDOP）的概念，对CAPS的定位精度进行了分析。通过仿真实验可以看出，由加权几何精度因子计算所得的定位精度能更真实地描述定位精度状况。

北斗二代卫星导航系统全球可用性分析

卫星导航系可用性分析对星座优化设计有重要的意义,系统可用性的仿真验证和测试可以降低系统研制的技术风险,是导航领域仿真的一个重要问题。提出了基于加权几何精度因子(WDOP)的星座值(CV)算法,设计和实现了导航系统可用性仿真分析系统。最后针对网格分辨率为10°×10°的全球区域进行了可用性的仿真试验分析,验证了相关可用性评估算法,对我国北斗卫星导航系统的研制具有重要的参考价值。

可拓评判方法在卫星定位中的应用

针对不同卫星高度角和几何分布对伪距单点定位精度的影响,提出了运用可拓评判理论来确定不同卫星伪距观测值的权,并通过自行编制的伪距加权单点定位软件,结合实际算例进行相应的计算,计算结果从准确性和稳定性两个方面与传统的等权计算法进行了比较,证明了这种加权定位法精度更高,稳定性更好。

靶场BD/GPS联合定位及速度解算方法

随着靶场试验多星测量系统接收机的使用,针对GPS、北斗单一定位系统定位精度不高、定位可靠性不强、可见星不够的问题,文中充分利用北斗和GPS原始测量信息,在对各系统的测量数据进行时空对准提出了一种基于加权几何精度因子选星的双系统融合解算模型,给出了目标位置和速度解算方法。仿真实验证明,该方法科学合理,其研究结果对北斗系统的精度验证和多星测量系统接收机在靶场的应用具有参考意义。

基于分解思想的导航星座多目标优化

导航星座多目标优化是寻找既能满足设计指标又能使代价最小的理想导航星座。首先,建立了一种由中轨道卫星(MEO)、地球静止轨道卫星(GEO)和倾斜同步轨道卫星(IGSO)组成的混合星座构型模型,并提出一种将星座性能和星座成本作为目标函数的多目标导航星座优化方法,其次,分析了优化目标函数加权几何精度因子WGDOP、可见星数目M和导航星座成本的选择及计算方法,并将基于分解思想的多目标优化算法(MOEA/D)引入导航星座优化中。最后,建立了导航星座多目标优化的数学模型,对基于北斗系统的混合星座进行优化,提出一种新的北斗系统的优化方案。

基于多星座信息的高轨航天器自适应自主导航方法

采用四类星座系统确定高轨航天器的轨道,以解决目前应用单模或双模定位系统导航时可见性、可靠性和可用性低的问题。分析了星座卫星的可见性与兼容性,并基于加权几何精度因子(Weighted Geometric Dilution of Precision,WGDOP)实现选星。采用星座/惯性紧组合的方式,针对各星座系统存在时间同步差异的问题,将各个星座系统的时钟同步误差作为导航系统的状态变量进行实时估计,实现软同步;针对高轨航天器接收到的导航卫星信号微弱、量测噪声的不确定性大的问题,对滤波器中的量测噪声方差阵进行在线自适应调整。数学仿真表明,在系统的量测噪声具有较大的不确定性,不能准确建立量测误差模型时,采用改进的自适应滤波算法,与扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)相比,导航精度可提高一倍。

X射线脉冲星导航系统选星方法研究

针对X射线脉冲星导航(XPNAV)系统的选星问题,该文研究了脉冲星可见性、品质因子及空间分布对脉冲星优选的影响。分别建立了第三体阴影遮挡,X射线干扰源影响以及X射线探测器视场角限制造成脉冲星不可见的约束方程;分析了基于克拉美罗界的脉冲星品质因子评价公式;提出了脉冲星组合加权几何精度因子(WDOP)的计算方法,并证明了加权几何精度因子值随着脉冲星观测数量的增加而减小。最后设计了一种基于查表法的脉冲星选星方法。仿真结果表明,设计的脉冲星选星方法可以有效地从适合导航的脉冲星中优选出最佳脉冲星组合。

可拓评判方法在掩星定位及反演中的应用

介绍可拓评判方法的原理以及在掩星定位及反演中的应用,并通过实际算例证明了不同高度角和几何分布对掩星卫星定位和反演精度的影响。试验结果表明,与常规方法相比,利用可拓评判方法选星后掩星定位,反演精度和稳定性均得到了显著提高。