多普勒平滑伪距在GPS/INS紧耦合导航中的应用

针对GPS/INS紧耦合导航中GPS伪距观测值精度较低的问题,提出了一种多普勒平滑伪距在GPS/INS紧耦合导航的应用算法。首先给出了GPS/INS紧耦合导航详细的动力学模型和观测模型,在载波相位平滑伪距的基础上推导了多普勒平滑伪距的具体算法和方差-协方差计算公式,并引入遗传算法对平滑因子进行最优估计;然后利用实测数据验证了新算法的有效性。结果表明,平滑算法能够有效提高伪距观测值的精度,从而提高组合导航的定位精度,相对于载波相位平滑伪距,多普勒平滑伪距的精度略有提高,而且多普勒平滑伪距不受周跳的影响,算法的效率更高。与此同时,伪距观测值精度的提高使其与伪距率观测值精度相当,增强了滤波系统的稳定性。

紧耦合GPS/INS组合导航能力的分析

将GPS的长期高精度与惯性导航(INS)的短期高精度结合,构成GPS/INS组合导航系统是目前大型舰船、潜艇、飞机、导弹等导航技术发展的方向。该文主要根据紧耦合GPS/INS组合导航的机理,分析其导航能力。

SPKF滤波算法在紧耦合GPS/INS组合导航系统中的应用

根据SPKF滤波理论,建立捷联惯导系统在地理坐标系中的误差方程和GPS导航定位的误差模型,设计了GPS/INS的SPKF滤波器。该系统中含有位置误差、速度误差、平台误差角、陀螺漂移、加速度计偏差等17维状态。利用伪距、伪距率的观测信息对全部状态进行观测。对组合导航系统进行了动态仿真,仿真结果表明系统估计状态的导航精度高,系统的鲁棒性好。

INS/GPS超紧耦合技术研究现状及展望

介绍了INS/GPS组合中松耦合、紧耦合与超紧耦合方式的技术特点,综述了国外INS/GPS超紧耦合技术的发展现状及当前超紧耦合技术应用的相关产品,并展望了超紧耦合技术未来发展方向。

INS/GPS紧耦合系统自适应跟踪环路带宽设计

在INS/GPS紧耦合系统中,通过把惯导系统的位置、速度等估计值反馈到GPS的跟踪环,使环路带宽可以变窄,以明显改善GPS的抗干扰能力。在这种组合系统中,跟踪误差是由环路带宽内中的干扰噪声、振荡器相位噪声引起,此外还有惯性传感器的误差引起的跟踪误差。文中提出了按照GPS信号的载噪比自适应地调节GPS的环路带宽的方案,这将使GPS接收机在任何条件下包括存在干扰时保持最佳状态。分析和仿真计算说明,与采用固定带宽时相比,自适应带宽的紧耦合系统具有更高的抗干扰能力和对卫星信号的跟踪精度。

GPS/INS紧组合导航姿态计算方法选取分析

基于GPS/INS紧组合模式,研究了方向余弦算法和四元数算法的解算过程,并通过模拟数据试验,分析了它们在姿态解算过程中对姿态漂移误差的影响。通过对比可以得出,四元数法在相同模拟环境和相同解算阶数下,其姿态解算精度要优于方向余弦算法,且所用参数和约束方程均少于方向余弦算法。

改进自适应Kalman滤波的SINS/GPS紧组合导航

当系统噪声和量测噪声统计特性不明确时,基于新息的自适应滤波对两种噪声进行估计时存在相关性,与实际情况不符而影响滤波精度。针对这种情况,提出改进的自适应滤波算法。首先建立了SINS/GPS紧组合导航系统空间方程;然后介绍了自适应卡尔曼滤波原理,指出了此算法对两种噪声估计出现相关性的原因,在此基础上提出了改进的自适应卡尔曼滤波算法,改进算法对系统噪声和量测噪声同时进行在线估计,解决了原算法存在的不足;通过半实物仿真实验可以看出,在系统噪声和量测噪声不明确时改进算法的估计精度,与原有算法在系统噪声和量测噪声已知时的估计精度相当,充分说明了改进算法的实用性。

GPS/INS超紧致耦合压制干扰能力分析

采用带限高斯噪声和同速率伪码相关信号对全球定位系统(GPS)/惯导系统(INS)超紧致耦合导航系统GPS军码接收机实施压制干扰。通过分析GPS P(Y)码和M码信号功率谱变化特点,对以上两种压制干扰进行信号参数的优化确定,进而计算出参数优化后的干扰信号造成GPS/INS超紧致耦合GPS军码接收机载波环路失锁时射频前端处所需的最小干扰功率。考虑干扰信号入射角与接收天线增益的关系,仿真得到不同高度干扰源发射功率与有效干扰距离的关系曲线。根据要地目标的防护需求,对不同制导武器所需的连续压制干扰作用距离进行定量分析,并在此基础上对沿来袭制导武器航路附近部署的多干扰源位置坐标和数量设置问题完成建模求解。

深紧耦合GPS/INS组合模式及其特性研究

根据深紧耦合GPS/INS组合模式的基本构成,分析接收机信号搜索与跟踪、动态适应性等技术,仿真研究深紧耦合GPS/INS组合模式特性,并探讨深紧耦合组合过程中注意的几个技术问题。

GPS／INS超紧耦合技术研究现状及展望

描述并区别了GPS／INS超紧耦合技术的与其他耦合技术，综述了国内外GPS／1NS超紧耦合技术的发展现状及当前超紧耦合技术应用的相关产品，并对超紧耦合技术研究内容和方向进行了展望。

基于GPS/INS紧耦合的神经网络辅助滤波算法

以GPS/INS紧耦合组合导航系统为研究对象,设计了一种GPS/INS自适应滤波算法。针对扩辰Kalman滤波存在的对模型较大的系统误差估计性能较差和系统估计精度不高等问题,采用RBF神经网络辅助EKF导航滤波器,实现自适应的导航参数解算仿真结果表明。

基于自适应航迹融合算法的GPS/SINS紧组合导航系统研究(英文)

针对开环校正GPS/INS组合导航系统卡尔曼滤波器在长时间工作条件下滤波精度下降的问题,提出了基于自适应航迹融合算法的紧组合GPS/INS导航系统方案。设计了一个与GPS/INS滤波器并行的独立GPS滤波器,利用自适应航迹融合算法对两个滤波器输出的局部航迹进行融合,从而得到系统航迹。数学仿真结果表明,该方案能够有效提高导航系统的导航精度和容错能力。

一种两步自适应抗差Kalman滤波在GPS/INS组合导航中的应用

针对伪距、伪距率紧组合导航精度低、姿态角误差修正误差较大的缺点,从参数可观测性角度提出一种两步自适应Kalman滤波算法。首先简单介绍紧组合Kalman滤波的过程,然后给出两步自适应抗差滤波的公式和具体步骤,并且进行分析和比较。最后用实测算例对提出的算法进行验证。结果表明,相比于伪距、伪距率紧组合Kalman滤波,两步自适应抗差滤波的导航精度受组合周期的长短、INS惯性元件误差的大小影响较小,精度略有提高,更重要的是能够控制动态扰动异常和观测异常的影响,在惯性元件误差较大的情形下也能够很好地估计元件误差,避免姿态角错误修正。

简化平方根容积卡尔曼滤波的INS/GPS紧组合算法

针对INS/GPS紧组合导航系统非线性模型解算的实时性问题,提出了一种用简化平方根容积卡尔曼滤波算法(RSCKF)提高紧组合导航系统运算速度的方法,它是在时间更新环节将平方根容积卡尔曼滤波(SCKF)简化,简化后直接用状态转移矩阵求取状态一步预测和预测协方差矩阵,避免了原算法中采用求容积点近似计算的复杂过程。仿真实验将RSCKF算法与SCKF滤波算法、扩展卡尔曼滤波算法(EKF)的结果对比。结果表明,RSCKF,SCKF两种算法的估计精度要明显高于EKF算法,而且在保证估计精度相当的情况下,RSCKF算法可大大降低系统运算量。

改进抗差Kalman滤波的INS/GPS紧组合导航算法

现有的抗差卡尔曼滤波基于对位置信息的检验给出等价权,会导致当GPS可观测卫星在4颗以下时,基于抗差卡尔曼滤波算法的INS/GPS紧组合导航算法退化为纯惯性导航,针对这一问题,提出了改进的抗差卡尔曼滤波算法.首先介绍了INS/GPS组合导航模式,并且建立了紧组合导航模式下的状态空间方程;然后分析了GPS可观测卫星在4颗以下时,抗差卡尔曼滤波导航精度差的根源,在此基础上提出了改进的抗差卡尔曼滤波算法,改进的算法基于原始测量信息给出等价权,因此无需可观测卫星在4颗以上;实验结果表明,改进的抗差卡尔曼滤波克服了抗差卡尔曼滤波的缺陷,在导航精度上有很大提高.

GPS/INS超紧组合系统综述

介绍了GPS/INS超紧组合系统的概念,按照结构与信息处理方式的不同将超紧组合系统分为INS辅助GPS超紧组合、相关深组合和非相关深组合三种模式,在给出不同模式超紧组合系统结构的基础上对比分析了各自的特点,综述了GPS/INS超紧组合系统的国内外发展现状,指出超紧组合系统的关键技术与未来的发展方向。

观测卫星不足时的GPS/INS紧组合抗差自适应滤波

常规GPS/INS紧组合抗差自适应滤波只适用于卫星数≥4的情况,且预测残差构造自适应因子要求观测值可靠。针对该局限性,对常规抗差自适应滤波算法做出两点改进:1)采用两步滤波,用第1步常规EKF滤波残差构造第二步抗差算法的粗差判别量;2)在第2步滤波用预测残差构造自适应因子时,剔除异常观测值对应的预测残差和预测残差协方差,以削弱观测异常对自适应因子的不良影响。实验结果表明,常规抗差算法在卫星数<4时不适用。常规自适应滤波算法在观测值存在异常的情况下无法正确修正模型异常。改进后的抗差自适应滤波算法在组合系统观测卫星数<4且观测值存在异常的情况下,仍能正确修正观测粗差和动力学模型异常,能够达到良好的导航精度。

GPS/INS组合导航缺星情况下的卡尔曼滤波改进算法

针对GPS/INS(Global Positioning System/Inertial Navigation System)紧组合导航系统在卫星信号缺失情况下导航精度降低,容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman Filter,CKF)应用中存在模型误差和计算误差的问题,提出了适用于该背景下的强跟踪均方根容积卡尔曼滤波(Square-Root CKF)算法。该算法通过人为地相对突出滤波过程中新数据的作用,提高了算法在模型不确定时的鲁棒性;均方根策略保证了协方差阵的正定性和对称性。仿真实验表明,改进的算法能够提高导航精度,在卫星信号缺失情况下其效能发挥地更好,提高了组合导航适应复杂环境的能力。

基于INS辅助的高动态GPS接收机算法研究

通过对弹载GPS接收机在实际应用中遇到问题的分析,提出了INS(inertialnavigationsystem)辅助GPS接收机的算法。采用不同性能的INS直接辅助GPS接收机,可以使弹载GPS接收机在多普勒频率发生较大变化时仍然保持锁定,而且陀螺漂移误差为0.01°/h的INS辅助GPS接收机后的动态应力误差比未辅助时减小了90%以上,提高了跟踪性能。对陀螺漂移误差为25.2°/h的INS进行紧耦合校正,并用校正后的结果辅助GPS接收机,动态应力误差比未校正前减小了20%以上。仿真结果表明,该算法在高动态环境下仍然可以使环路带宽足够小,在满足接收机动态性能的情况下,也保证了噪声性能。

基于GNSS/INS紧耦合的水陆地形三维一体化崩岸监测技术

为解决崩岸地形监测中水陆地形分别测绘及水陆地形三维监测系统时空配准技术难题,提出利用GNSS(Global Navigation Satellite System)与INS(Inertial Navigation System)组合导航系统后处理的紧耦合数据,进行崩岸水陆地形三维监测数据时间匹配、空间归算。经误差分析,GNSS与INS紧耦合导航定位精度均<2 cm,经实例数据精度评定,陆域测点三维分量的误差<10 cm,水域测点测深的误差<15 cm,满足崩岸监测精度要求。基于GNSS/INS紧耦合水陆地形三维一体化崩岸监测系统可获得精准、高效、安全的崩岸监测数据,可广泛用于通航河段崩岸监测,为崩岸监测提供新的技术方案。