GPS间歇性失效环境下的低成本多传感器组合导航系统研究

针对GPS/SINS组合导航系统在GPS间歇性失效环境下导航精度迅速下降的问题,设计了一种低成本的多传感器组合导航系统。该系统由陀螺仪、加速度计、气压计、磁力计和GPS组成,通过卡尔曼滤波器进行信息融合来实现精确的导航定位。针对GPS间歇性失效环境,利用气压计和磁力计的测量信息来辅助SINS进行导航。采用内置MEMS多传感器的智能产品对设计的系统进行了实验验证。实验结果表明,该系统可以在GPS间歇性失效的环境下实现精确的导航定位。

TD-SCDMA基站GPS失步影响的研究

TD—SCDMA是我国通讯发展史上第一个以成体系的技术提案形成的国际标准。TD-SCDMA采用基站同步系统,要求所有基站之间严格保持时间同步,小区间切换、漫游等都要精确的时间控制,因此同步问题对于TD-SCDMA通信系统的重要性不言而喻。由于缺乏先进的网络同步技术,TD-SCDMA基站普遍采用全球定位系统(GPS)同步。时分-同步码分多址(TD-SCDMA)系统中经常会出现全球定位系统(GPS)信号被干扰或者遮挡,导致搜索不到GPS卫星后同步失效的现象。长期同步失效会导致基站间出现定时偏差,定时偏差过大将影响手机搜索邻区、小区切换、DwPTS对上行导引时隙(UpPTS)的干扰等。这些将进一步影响网络质量,造成切换失败、切换掉话、呼通率下降,严重影响用户在网络中的感受。本文主要研究GPS失效后对TD-SCDMA网络造成的影响范围、失效的临界值以及基站同步高可靠性解决方案。本文通过分析确定、验证GPS失效引起的基站定时偏差对网络质量的影响,确定能容忍的定时偏差的临界值。研究初步结论如下:GPS失效后,短期内可以通过基站自身的保持能力保持同步,长期失效会导致基站失步。基站失步临界值为3us,3us以内对网络质量没有影响,和协议的要求一致。超过临界值后基站失步,失步后对网络的影响和失步的偏移量大小有关,最明显的反映是切换失败和切换掉话:当GPS向前和向后偏移达到4chip,失步将导致切换次数增加,终端向原小区发送切换失败,引起掉话。因此,4chip作为GPS基站失步不对切换造成影响的最大允许临界值。GPS失步对Uppts的干扰影响较大,测试结果表明GPS偏移16chip为UpPTS受到干扰不满足网络规划原则的最大临界值。针对终端搜索邻区,10chip为GPS基站失步不对终端搜索邻区造成影响的最大允许临界值。GPS失步后,对业务时隙的干扰影响不明显。本文还通过分析并结合最新同步技术的可实现性,提出对现有GPS同步方式进行增强来降低工程施工难度。包括降低GPS天线安装时的净空要求、增强GPS接收机灵敏度、GPS失效检测等,同时建议三种基站同步高可靠性方案。

基于神经网络辅助观测的连续组合导航算法研究

针对因全球定位系统(GPS)信号失效导致捷联式组合导航系统SINS/GPS组合导航系统发散的问题,设计了一种基于神经网络辅助观测的智能组合导航算法。该方法在GPS信号有效时训练神经网络,当GPS失效后利用神经网络自主重构组合导航系统,将神经网络的输出信息作为观测量构建新的Kalman滤波器,以实现对捷联惯性导航系统误差的连续反馈校正,从而实现了高精度的连续导航。该方法得到了仿真验证,从仿真结果可以看出,在GPS短时失效的情况下,该方法有效抑制了姿态角、速度和位置的发散现象,提高了组合导航系统的精度和可靠性。

基于MI地磁传感器的低成本惯性组合导航装置设计

针对GPS失效时,惯性组合(INS/GPS)导航存在导航精度迅速下降的问题,文中设计并研制出了磁感式(MI)地磁传感器辅助惯性组合导航装置,提出了GID组合导航方法,用地磁信息与加速度信息作为角速度修正量,提高导航定位精度。与其他类型的地磁辅助导航方式相比,本装置成本较低、原理简单、计算量小,无需地磁图先验信息,有效解决了传感器零点漂移、环境干扰和误差累积等问题。实验结果表明,该方法实现了GPS信号间歇性失效环境下行走轨迹的有效跟踪。同时,能够提高GPS导航有效环境下的导航精度。