GPS/BDS组合导航系统的精密单点定位模型

为了改善单卫星导航系统由于卫星数量较少,导致定位误差高的问题,设计全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合导航系统的精密单点定位模型:线性组合处理GPS与BDS的伪距和载波相位观测值,并构建GPS/BDS组合导航系统的组合观测值;接下来利用协方差成形自适应卡尔曼滤波方法,对组合导航系统导航过程中的卫星钟差、电离层延迟等误差实施滤波;再利用滤波处理后组合导航系统的广播星历,获取卫星轨道以及钟差;然后利用经验模型修正对流层延迟,获取相位观测值与伪距的综合改正数;最后利用综合改正数修正组合导航系统的观测方程,构建精密单点定位模型。实验结果表明,GPS/BDS组合导航系统采用所构建模型进行精密单点定位,不同方向定位误差均低于10 cm,证明了提出模型的有效性。

GPS与INS的组合定位技术研究

组合定位技术是一种新的导航技术,能够使多个导航系统实现信息的互补性和协同性。其中,GPS和惯导结合是一种较为理想的组合定位系统,而深度融合模式是目前GPS和惯导(INS)联合使用的最佳方式,因此,对深度融合模式的研究显得尤为重要。

GPS/INS组合导航终端的全向位置驱离算法研究

随着微惯性导航系统技术的发展,越来越多的无人平台装备了GPS/INS组合导航终端并具备了一定的抗欺骗能力,但现有的卫星导航欺骗方法难以满足对欺骗目标任意方向的位置驱离需求。为解决这一问题,提出了一种GPS/INS组合导航终端的全向位置驱离算法,可用于对非法无人平台管控的场景。该方法以卫星欺骗信号的设计为突破口,首先分析了卫星导航欺骗对组合导航位置和状态参数的影响,接着将卫星导航欺骗对组合导航状态参数的影响量作为求取欺骗信号的约束条件,进而确定位置驱离所需卫星欺骗信号的欺骗量,接着利用确定的欺骗量建立全向位置驱离模型,最终利用建立的模型生成对应的欺骗信号实现对组合导航终端的全向位置驱离任务。试验验证了本文设计的算法能够实现对组合导航终端360°任意方向的位置驱离。

BDS-3/GPS/Galileo兼容频率紧组合短基线性能分析

针对紧组合模型在短基线相对定位中的应用问题,基于MGEX跟踪站组成的短基线连续多天实测数据,对比分析了BDS-3/GPS、BDS-3/Galileo和BDS-3/GPS/Galileo兼容频率紧组合短基线相对定位精度。实验结果表明,3种组合短基线相对定位精度均在厘米级,且三系统组合定位精度优于双系统组合定位精度。紧组合短基线相对定位精度相比松组合模型有较明显提升,BDS-3/Galileo组合E方向精度最大提升量达到18.04%,其余提升精度均在10%以下。

基于BP神经网络组合模型的GPS高程拟合

为了提高BP(backpropagation)神经网络的高程拟合精度,本文在BP神经网络高程拟合方法的基础上引入了模拟退火算法(SimulatedAnnealing,SA),组成新的SA-BP高程拟合方法。该组合方法充分发挥了SA算法的全局寻优的优势,优化了BP神经网络拟合方法的初始值以及权值与阈值。将本文提出的组合高程拟合方法应用于平坦测区及复杂测区实测GPS水准点高程数据中,实验结果表明,本文提出的组合高程拟合方法可对实验高程数据进行有效拟合,拟合精度较传统的曲面拟合方法与BP神经网络方法更高,验证了本文提出方法的可靠性、优越性以及针对不同地势条件的良好适应性。

基于GPS/UWB组合的定位技术分析

阐述GPS/UWB组合定位的方法,通过转换定位坐标、创建融合模型以及联合观测的方式,完成定位技术的解析,从而创建定位系统并对应用效果进行验证,该方法比传统定位方法精准度更高。

BDS/GPS组合导航系统在民航中的应用

随着航班流量增加、航班运行复杂化,高效的航线航路规划、合理的空域布局在民航中显得更为必要,而这需要先进技术的支持。因此,基于北斗卫星导航系统(BDS),引入全球定位系统(GPS),解析了BDS/GPS组合导航系统的定位解算,并进行实验验证,试验结果表明BDS/GPS载波相位平滑伪距定位解算能够显著提高导航的定位精度。另外,还展望了BDS/GPS组合导航系统在我国民航中的应用。

陆用AHRS/GPS紧耦合系统的迭代EKF算法

在AHRS/GPS导航定位中,系统包含有非线性观测量,需要建立实时的EKF(推广卡尔曼滤波器),以通过当前状态Taylor展开来近似非线性。以低成本陆用AHRS(航姿参考系统)/GPS紧耦合导航系统为研究对象,构建了基于伪距、伪距率、航向角组合观测数学模型。作为滤波算法的改进,文中采用了迭代EKF,逼近导航参数的非线性函数,从而得到了自适应的载体参数线性模型。仿真结果表明,该算法模型可使姿态角、速度、位置误差均方差分别控制在120^(?)、0.01m/s和4m以内,导航参数的精度有显著提高。

GPS/AHRS紧耦合系统中改进的SRUKF算法

在GPS/AHRS(航姿参考系统)组合导航的数据融合中,常规UKF在应用中由于计算误差易导致协方差负定,影响滤波的精度,甚至使滤波发散而导致系统无法正常工作.针对这一问题提出了一种改进的自适应SRUKF算法,不仅能够解决协方差负定带来的系统无法正常工作的问题,而且能够在保证精度的同时降低系统的计算量.仿真数据结果表明,在先验噪声未知并且噪声时变的情况下,改进的自适应SRUKF算法能够提高系统的精度和稳定性.

基于GPS与AHRS的四轴飞行器悬停算法研究

通过对国外四轴飞行器控制系统设计思路的研究及其存在问题的分析,就飞行器控制系统悬停部分的算法进行了研究与探索,并对该系统的设计做了总结与展望。其中电子航向系统(AHRS)与全球卫星定位系统(GPS)为关键参数获取的传感器,该系统实现了飞行器悬停的全自动外环控制。

伪距、伪距率、航向角观测模型的AHRS/GPS QEKF算法

以微小型航姿参考系统/GPS紧耦合导航系统为研究对象,建立了基于伪距、伪距率、航向角的组合观测数学模型.针对微惯性传感器漂移过大的缺点,引入二阶EKF(QEKF)方法,代替传统的EKF算法.根据Taylor展开原理,通过对Hessian矩阵的求解,补偿系统观测方程线性化的二阶截断误差.仿真表明,QEKF所建模型符合实际导航系统要求,可使姿态角、位置误差均方差分别控制在90 s和3 m以内,优于相同条件下标准EKF所解算的导航参数.

基于广播星历的GPS/BDS-3非差非组合PPP

分析GPS和BDS-3卫星广播星历的误差特性,研究广播星历精度不足的补偿策略,提出一种SISRE补偿的非差非组合定位模型。采用2022年15个MGEX测站1周的数据进行实验。结果表明,SISRE补偿的非差非组合模型的GPS和BDS-3静态三维定位误差的RMS分别约为24 cm和23 cm, GPS/BDS-3双系统组合可进一步将精度提升至约18 cm;GPS和BDS-3仿动态三维定位误差的RMS分别约为73 cm和74 cm, GPS/BDS-3双系统组合可进一步将精度提升至约45 cm;SISRE补偿的非差非组合模型与SISRE补偿的无电离层组合模型定位精度相当。

人工神经网络改进的AHRS/GPS紧耦合滤波算法

以陆用AHRS/GPS紧耦合系统为研究对象,建立了基于伪距-伪距率-航向角的组合观测数学模型,采用RBF网络辅助的EKF导航滤波器,逼近组合系统的非线性特性,实现自适应的导航参数解算。仿真结果表明:方法可快速、准确地逼近系统非线性模型,估算的姿态角误差均方差较标准EKF减小了约5.9%～22.8%。在传感器精度有限的情况下,所获得的导航精度和动态性能均有提高。

GPS与INS组合的便携式轨道类游乐设施轨迹研究

为检测轨道类游乐设施运行速度和轨迹,利用安卓智能手机内置的惯性导航系统(INS)、卫星导航系统(GPS)进行轨道类游乐设施运行加速度、角速度等数据进行采集分析;采用捷联惯性导航系统,建立轨道类游乐设施轨迹姿态解算模型,以卡尔曼滤波器为基础,在Matlab软件中构建松耦合模式的组合导航系统,对INS输出的速度、位置数据进行校正;在试验场地对游乐设施数据进行采集并进行处理,基于UG NX二次开发实现轨道游乐设施姿态信息显示、轨迹拟合。实验结果验证了使用安卓智能手机内置的INS\GPS组合导航系统采集轨道类游乐设施数据、运行轨迹的可行性,弥补了轨道类游乐设施姿态和轨迹测量相关研究的不足。

GPS+BDS与UWB组合定位的Helmert方差分量估计方法

为了提高室内外过渡区定位精度,本文采用GPS+BDS与UWB组合定位,建立GPS+BDS与UWB组合定位模型,并针对GPS与BDS星座结构的不同,以及UWB与GNSS观测值残差差异较大的情况,采用Helmert方差分量估计法分别对GPS、BDS、UWB进行定权;最后通过动态室内外过渡区试验组合模型进行精度验证。结果表明,基于GNSS+UWB定位系统,采用Helmert方差分量方法,在东、北、天3个方向的定位精度均获得了显著提高,静态条件下提高幅度约为20%,动态条件下提高幅度约为10%。

基于GPS/UWB组合定位技术研究

目前无论是在室内、还是室外环境下,对于定位的需求已经不仅仅只是粗略的轨迹、导航。在万物互联的时代,迫切需要能够快速、准确地获取移动中断的位置信息。高精准的定位技术在各个领域中广泛应用,而单单某一种定位技术来说存在定位精度问题,并不能满足在各种场景下的使用。针对这种问题,特提出组合定位技术,将全球定位系统(Global positioning system,GPS)和超宽带定位技术(Ultra wide band,UWB)进行结合,得到的组合定位技术定位精度更高,且能够满足多种场景下的定位问题,使得定位功能更加准确可靠。

低成本AHRS辅助GPS定向研究

GPS载波相位定向具有精度高、实时性好等特点,但现有的整周模糊度解算运算量大、初始化时间长。现采用AHRS辅助GPS快速定姿,AHRS提供的载体姿态可以逆解出基线向量解,把这个基线向量设定为Kalman滤波矢量的初始值,能极大地减少Kalman滤波求解整周模糊度的滤波次数。静态实验结果表明,此方法快速、有效,能提高模糊度估计的可靠性和测量的稳定性。

全球区域BDS、GPS、BDS+GPS静动态PPP定位精度评估分析

利用全球区域的7个IGS站的观测数据以及GPS和BDS的精密轨道和钟差产品,分析了BDS、GPS和BDS+GPS组合的卫星数量、几何空间分布以及静动态PPP精度。实验结果表明,GPS在全球7个测站的卫星数在10颗左右,卫星分布较均匀;BDS在Alic(大洋洲)、Iisc(亚洲)、Zamb(非洲)的卫星数明显多于GPS,其余测站卫星数量相当。数据表明,GPS+BDS卫星数量和卫星几何空间分布状态明显优于单系统。在静态PPP中,BDS在Maw1(南极洲)和Unsa(南美洲)精度略低于GPS,其余测站精度相当;GPS+BDS在7个测站U、N、E方向基本在1 cm左右,相对BDS、GPS单系统定位精度有一定提升。在动态PPP中,BDS在Nlib(北美洲)、Unsa的定位精度低于GPS,其余测站定位精度则要优于GPS,但BDS和GPS单系统在全球区域定位性能都不够稳定。GPS+BDS在7个测站U、N、E方向定位精度分别优于0.06 m、0.03 m、0.03 m,在动态PPP中相对于BDS和GPS 7个测站的精度均有提升,说明了GPS+BDS组合可以提高PPP精度并且可以极大改善定位的可靠性。

GPS、Galileo及其组合系统导航定位的DOP值分析

利用Galileo系统的轨道参数模拟了Galileo系统的卫星位置,并计算出DOP值,比较了同一地点同时段内GPS和Galileo的能见卫星个数及DOP值。与单个系统相比,GPS/Galileo组合在任意地点、任意时刻的观测卫星个数增加,其DOP值明显变小;同时计算了组合系统在不同卫星高度角情况下的DOP值变化,发现在卫星高度角较高时仍可以接收到四颗以上的卫星,其DOP值也能达到导航定位的要求。

SINS/GPS/CNS组合导航联邦滤波算法

针对飞行器在长航时高速巡航过程中,捷联惯性导航系统存在误差漂移,GPS导航可能会丢星、信号失锁,天文导航系统易受环境干扰,组合系统模型线性化误差易导致滤波发散等问题,分析了三种导航系统的优缺点,提出了SINS/GPS/CNS组合导航联邦滤波算法,该算法可以取长补短,巧妙地将GPS定位和天文导航定姿精度高的优势辅助于捷联惯导系统,利用卡尔曼联邦滤波器对捷联惯导系统进行误差估计,并对联邦滤波算法进行了有效的改进。计算机仿真显示,该滤波器收敛速度快,具有一定的容错功能,其滤波精度较SINS/GPS组合导航系统在位置误差和速度误差上均有约5%左右的小幅提升,在平台角误差上更是提高了一个数量级。仿真结果验证了该组合导航方案的可行性和算法的有效性,有重要的工程应用价值。