基于测姿GPS及电子罗盘组合的姿态估计算法

针对低成本姿态测量应用需求,研究了由测姿GPS与电子罗盘组合的姿态估计算法。以捷联姿态误差模型为基础,利用等效倾角误差表示姿态误差,引入角速率误差作为状态参量,通过四元数微分方程推导等效倾角误差传递模型。从GPS双差载波相位测量方程和电子罗盘地磁矢量方程出发,从观测量的物理意义出发推导了等效倾角误差为状态参量的非线性观测方程。采用扩展卡尔曼滤波对姿态参数进行状态估计。车载实验表明该算法能够有效地提高姿态测量精度和系统的鲁棒性,具有较好的实用性。

基于GPS测姿仪的电力铁塔姿态监测研究

针对电力铁塔的实时高精度姿态监测问题,对GPS基线测姿原理进行研究,设计和开发了GPS测姿仪,在3D3S软件中建立电力铁塔的三维模型并对其施加极端荷载,通过分析仿真结果,得到铁塔姿态角的合理变化范围及确定测姿仪安装位置,并制定了铁塔安全状态判定策略,提出了基于GPS测姿仪的电力铁塔姿态监测方案。搭建铁塔场景对测姿仪的测姿精度进行实测实验,实验结果表明:GPS测姿仪的测姿精度达到0.1°,可满足电力铁塔监测要求,稳定性好,能够实现高精度实时监测。

一种新型惯性/GPS测姿组件安装标定方法

研究了惯性测量组件和GPS测姿组件安装偏差关系的标定算法,利用双差载波相位测量内蕴的矢量转换关系对安装偏差矩阵进行估计。首先,分析了双差载波相位观测方程,将其转换为已知GPS基线矢量和对应双差载波相位观测在惯性测量组件载体系中的投影,将安装偏差矩阵表示为矢量方程参数;其次,根据矢量方程特性,将其归结为Wahba问题,并利用QUEST方法对耦合噪声条件下的安装偏差矩进行最优估计阵;最后利用仿真数据和实验数据验证了标定算法,并与其他方法进行了比较。分析表明,标定算法在精度和鲁棒性上都得到了提高,有很强的实用性。

基于GPS的电力铁塔测姿系统设计

针对电力铁塔的动态高精度姿态监测需求,研究了GPS测姿技术,开发了GPS测姿系统。为了得到合理的测姿系统预警阈值,分析了电力铁塔不同倾斜风险情况下的角度变化特点,根据电力铁塔的有限元受力分析结果、GPS测姿系统的输出方差以及铁塔安全规范,建立了铁塔安全状态与测姿系统输出角度之间的对应关系,并开发了上位机软件。将GPS测姿系统安置在铁塔上进行实测,结果表明:GPS测姿系统的稳定性较好,能够动态有效地监测外部环境导致铁塔发生的倾斜,角度变化分辨率优于0.01°,可替代人工巡检方式对铁塔进行动态监测。

高旋火箭弹GPS/SINS组合测姿方法

针对GPS/SINS组合导航系统在高旋火箭上应用所遇到的初始对准困难、误差累积迅速等姿态解算难题,通过速度角辅助,提出了分段滤波进退算法修正初始滚转角技术。通过不断修正分段初始滚转角使SINS解算更趋于合理值。利用速度角修正技术,去除高速旋转造成的误差累积,再通过卡尔曼滤波得到较为准确的姿态信息。仿真结果表明,分段滤波修正初始滚转角可以有效地解算出较为准确的姿态信息。对实测数据的处理也证明,该技术可以应用于实际工程,解算得到的姿态信息满足工程需要。

基于微机械惯性器件的GPS实时姿态测量系统

实现了基于微机械惯性器件的GPS单基线实时姿态测量系统,可以实时可靠地获得大范围作业系统的姿态信息。采用MEMS陀螺仪与倾角传感器构建的低成本惯性姿态测量系统(IAMS),由GPS测姿获得初始对准并控制误差传播,在发生丢星、周跳等情况时,利用IAMS实现单历元快速整周模糊度解算。同时实现了基于FPGA和浮点型DSP的硬件系统。实验表明:提出的方法能高精度、实时、可靠、稳定地获取姿态测量数据,满足测姿过程中计算量小、简洁易行的应用需求。

GPS测姿中两种算法的比较与分析

首先研究了采用双基线方案测量载体的姿态,利用GPS载波双差相位观测方程计算基线向量;然后引入LAMBDA算法和RLAMBDA算法分别解算整周模糊度,描述了两者的基本原理;最后比较分析了两者的仿真结果,得出均可快速而准确地解算整周模糊度,其中RLAMBDA算法的效率更高,两种算法对于GPS测姿系统均具有很好的应用价值。

GPS多天线测姿系统的历元连续模糊度解算

在实时姿态参数测量中，GPS载波相位测量模糊度的解算，是制约成功的关键问题，本文从分析多天线配置入手，提出了每个历元连续模糊度的解决办法。

基于GPS测姿和陀螺仪的角度融合定位方法研究

针对城市峡谷等遮挡严重场景下GPS定位精度严重下降问题,提出一种基于GPS测向与陀螺仪角度测量的融合定位方法。该方法通过改进传统的角度测量,利用陀螺仪短时内相对测量精度高的特点,采用卡尔曼滤波,以陀螺仪的相对角度修正GPS测向的绝对角度,再利用GPS/INS组合导航算法进行定位,使定位结果精度更高、更稳定。对提出的方法进行模拟仿真以及车载实验,实验结果表明:通过角度融合后的定位拥有更高的定位精度和定位稳定性,在复杂环境下效果很好,提高了定位可靠性。

多波束系统中船姿的GPS测定

根据国内外GPS测姿的现状,考虑测深对船体姿态的特殊要求,采用多台GPS船体姿态测定。为了提高测姿精度,对影响CPS姿态测量的因素进行了分析并提出了相应的措施。

GPS／DR组合测姿自适应算法研究

本文提出GPS位置误差估计算法及状态误差协方差阵和观测误差协方差阵自适应调节算法，有效地提高了GPS／DR组合导航测姿的精度。

基于GPS的汽车稳定性控制系统研究

介绍GPS测姿原理,利用双天线GPS接收机直接测量车身侧偏角等汽车状态参数,采用卡尔曼滤波器融合GPS与INS测量数据。运用滑模控制理论,设计汽车稳定性控制器。运用Matlab/simulink软件仿真在变换车道等各种工况下控制器的控制效果。

新型航向测量技术在海上测控任务中的应用研究

测量船惯性导航系统(惯导)输出的航向精度是影响海上测控定轨测轨精度的关键因素。测量船传统上使用经纬仪测星修正惯导航向,然而经纬仪作为光学设备,其工作性能严重受到天气影响,无法满足海上测控任务的需求。为解决上述矛盾,静电陀螺监控器(静电)航向测量技术和测姿GPS技术在测量船上逐步得到了推广应用。本文阐述了上述技术的工作原理,结合各种技术的特点和海上测控任务的需求,对新型航向测量技术在海上测控任务中的应用方法进行了研究。

GPS测姿在海上应用时的关键技术分析

在海上进行试验的过程中,对船舶姿态的了解有助于优化试验结果的评定。目前,随着GPS载波相位动态差分技术的成熟运用,利用GPS进行高精度姿态测量,已经可以代替昂贵的高精度导航设备提供姿态真值。本文分析了GPS测姿在海上应用时的关键技术和容易出现问题,有助于利用该技术更好的完成工程需要。