组合导航卫星系统定位技术进展

多星座导航系统的组合共用是近年来卫星导航领域的发展方向之一。综述了基于组合导航卫星系统定位技术的最新研究进展,从多源信息融合理论的角度阐述了卫星导航系统组合定位的思路,同时在多星座导航系统组合的新背景下分析了载波相位模糊度解算这一关键问题的发展,探讨了系统组合共用实施中有待于进一步研究解决的新问题。     

组合GNSS系统可见卫星分析

为解决高山峡谷地区及城市建筑群区域,G PS用户接收到的卫星个数少无法满足定位的最低要求的问题,提出组合GNSS导航定位的方法。利用GPS、GLONASS及GAL‐ILEO系统的卫星轨道参数模拟,计算不同卫星高度角下全球范围内单 GNSS 系统及组合GNSS系统的可见卫星数。研究表明：组合GNSS系统增加了可见卫星数,突破了极端条件下卫星高度角对导航定位的限制,扩展了卫星定位的范围。     

国外提升卫星信号在拒止环境下导航定位能力的新技术

在信息化作战环境中,作战平台的时空信息对作战意图能否实现具有至关重要的作用。目前几乎所有的军用系统和作战平台都依靠GPS或基于GPS的组合系统获取时间和空间信息。但卫星导航信号较弱,容易受到干扰且难以穿透固体物质。为了解决在拒止环境下的导航定位问题,外军积极开展了大量的研究工作,开发了诸如微型惯性导航、全源导航、随机信号导航以及室内导航等多种技术,作为卫星导航的有效补充。     

构建全球导航卫星中国国家级连续运行站网

未来几年全球导航卫星系统的用户将面临四大系统(GPS/GLONASS/Galileo北/斗)近百颗导航卫星同时并存、互相兼容的局面,它们的用户将面临多种全球导航卫星系统(GNSS)信号的组合、选用和优化问题。介绍全球导航卫星系统连续运行站(CORS)在国内建设的现状,提出当前发展我国全球导航卫星系统连续运行站系统所存在的两个方面的问题,对在中国构建国家级GNSS CORS系统的目的、原则、技术规范标准、服务平台和布设方案等方面进行讨论。GNSS国家级CORS系统可以服务于中国国家大地基准、气象、地球动力学、地学灾害监测以及位置服务等领域。     

全球导航卫星系统的进展及建设CORS的思考

介绍了GPS和GLONASS全球导航卫星系统的新进展,对GPS现代化的三个步骤作了简要介绍,对它和GLONASS的技术差异作了简评,对Galileo和北斗导航卫星系统的前景作了讨论。指出导航卫星系统将进入一个多系统近百颗卫星同时并存的新局面,用户将面临多系统导航卫星信号使用方面的组合、选用和最优化问题。讨论了全球导航卫星连续运行站网及其服务系统的构成和作用,及其在国内各地区各系统建设的概况。指出当前缺乏在国家级层面对全球导航卫星地面连续运行站系统的统一规划、设计、规范和标准。建议明确全球导航卫星系统的建设和管理的政府主管部门,建立全球导航卫星的国家级地面连续运行站系统,制定全球导航卫星地面连续运行站系统的国家级技术规范和标准,包括它的服务功能。     

基于北斗无源与GLONASS导航系统的卫星组合导航用户位置计算

提出基于GLONASS卫星导航和北斗无源卫星导航系统的卫星组合导航模式,针对组合导航模式中存在的地球模型、坐标系、系统时间等不一致进行分析,并建立北斗无源导航系统与GLONASS系统之间的系统时差数学模型,再根据坐标转换与统一,运用最小二乘的方法进行用户位置定位解算,并通过实际飞行数据进行验证,证明这种组合方法是可行的。     

卫星导航定位技术在C4ISR中的应用

介绍了世界上的几种全球卫星导航定位系统的特点和C4ISR系统对导航定位技术的需求,以及组合导航系统在C4ISR系统中的应用。分析了卫星导航定位作为C4ISR系统关键技术发挥的重要作用,指出了卫星导航定位是C4ISR系统综合一体化的关键技术。     

基于精密单点定位的双星导航精度与稳定性研究

采用精密单点定位(PPP)的方法,分别进行静态实验和动态实验,对重庆主城地区的BDS与GPS定位的精度进行研究,发现BDS系统的可视卫星数量明显多于GPS系统,但在稳定性上稍稍弱于GPS,对比BDS卫星导航定位系统、GPS卫星导航定位系统以及BDS/GPS组合定位的精度及时效性,得出了BDS/GPS组合定位精度更高且时效性更好的结论.     

北斗系统对亚太地区导航性能的改善研究

北斗卫星导航系统正式投入运营,使中国成为继美国和俄罗斯之后第三个正式运营全球卫星导航系统的国家。以北斗系统当前所覆盖的亚太地区为研究对象,分别在亚太地区选取五个城市乌鲁木齐、东京、昆明、马尼拉、悉尼,计算全球定位系统、全球定位系统及格洛纳斯卫星导航系统组合、全球定位系统及北斗系统组合在上述五个城市的可见卫星、几何精度衰减因子值和导航精度,以及整个亚太地区平均几何精度衰减因子值和平均导航精度,通过对计算结果的分析来研究我国的北斗系统给当前亚太地区导航用户带来的性能提升效果。     

GPS/GLONASS组合导航中的数据融合

针对GPS/GLONASS组合导航中的时间系统与坐标系统不统一问题,本文分析了GLONASS卫星的广播星历格式、简化受力模型和星历计算方法,并给出了GPS/GLONASS组合导航的数据融合模型。     

导航信息对抗技术研究

卫星导航手段的成功应用深刻地影响着现代信息化条件下的作战模式,针对卫星导航的信息对抗对未来战争影响巨大。研究了GNSS框架下导航信息对抗方案和需要解决的关键技术问题,并利用卫星导航信号模拟器、GNSS接收机、组合导航设备等进行了相关技术试验,得到了有意义的结论,为导航战提供了参考。      

Modeling and verifying the impact of time delay on INS-aided GNSS PLLs

The timing error between global navigation satellite system (GNSS) and inertial navigation system (INS) processes limits the integration performance in GNSS/INS integrated systems. In a deeply coupled system, this timing error affects not only the integrated navigation solution, but also the GNSS signal tracking. We propose a time-domain model of INS-aided second-order phase-locked loops (PLLs) in consideration of the INS aiding delay, and analyze the effect of INS aiding delay on the tracking errors in details. In addition, an integrated hardware deeply coupled system platform was developed to verify the impact of time delay on INS-aided PLLs. Simulation and field vehicles testing results demonstrate that the tracking error of the INS-aided PLL caused by aiding delay increases with the lengthening of the delay time, the compression of the bandwidth, and the increase in the acceleration. Testing results verify the proposed model.     

论卫星导航体制设计

阐述了卫星导航体制设计基本要素及设计原则。从卫星导航系统的发展历史及未来需求出发,提出了多功能一体化,全球卫星导航系统的基本结构,星座及卫星轨道选择,导航测距码设计及未来GNSS模式等新论点及论证结论。     

论卫星导航体制设计

阐述了卫星导航体制设计基本要素及设计原则.从卫星导航系统的发展历史及未来需求出发,提出了多功能一体化,全球卫星导航系统的基本结构,星座及卫星轨道选择,导航测距码设计及未来GNSS模式等新论点及论证结论.     

INS/GNSS/ODO嵌入式系统的容错技术研究

车载低成本嵌入式组合导航系统的可靠性容易受到多种传感器故障和环境的影响,基于全球卫星导航系统(GNSS)状态的惯性导航系统(INS)/GNSS/里程计(ODO)抗差组合导航算法,提出了一种两级故障检测处理方法.其中,第一级检测使用了基于解析冗余的残差卡方检验法,第二级检测使用了改进的双状态传播卡方检验算法.利用自主研制...     

CNS+GNSS+INS船载高精度实时定位定姿算法改进研究

天文导航(CNS)、卫星导航(GNSS)和惯性导航(INS) 3种系统组合可提供高精度的定位定姿结果。实际工程中因INS长时间误差累积,以及系统硬件传输存在不可忽略的时间延迟,导致INS提供给CNS的预报粗姿态误差较大,恶劣海况下难以保障快速搜星,造成天文导航可靠性下降、姿态测量精度较低的问题。为此,本文提出了一种CNS+GNSS+INS高精度信息融合实时定位定姿框架,引入了等角速度外推措施,有效地解决了惯导信息延迟问题。通过高精度转台模拟恶劣海况下载体大角速度摇摆,验证了本文提出的改进算法的有效性。试验结果表明,该算法架构简单,性能可靠,显著提高了恶劣环境下星敏感器的快速、准确搜星能力,保障了三组合姿态测量的精度和可用性。     

GNSS integration with vision-based navigation for low GNSS visibility conditions

In urban canyons, buildings and other structures often block the line of sight of visible Global Navigation Satellite System (GNSS) satellites, which makes it difficult to obtain four or more satellites to provide a three-dimensional navigation solution. Previous studies on this operational environment have been conducted based on the assumption that GNSS is not available. However, a limited number of satellites can be used with other sensor measurements, although the number is insufficient to derive a navigation solution. The limited number of GNSS measurements can be integrated with vision-based navigation to correct navigation errors. We propose an integrated navigation system that improves the performance of vision-based navigation by integrating the limited GNSS measurements. An integrated model was designed to apply the GNSS range and range rate to vision-based navigation. The possibility of improved navigation performance was evaluated during an observability analysis based on available satellites. According to the observability analysis, each additional satellite decreased the number of unobservable states by one, while vision-based navigation always has three unobservable states. A computer simulation was conducted to verify the improvement in the navigation performance by analyzing the estimated position, which depended on the number of available satellites; additionally, an experimental test was conducted. The results showed that limited GNSS measurements can improve the positioning performance. Thus, our proposed method is expected to improve the positioning performance in urban canyons.     

改进的GNSS/SINS组合导航系统自适应滤波算法

GNSS/SINS(global navigation satellite system/strapdown inertial navigation system)组合导航系统已得到广泛的应用与研究,当处于复杂环境时,GNSS输出容易出现误差均方差突变、误差均方差缓变、硬故障和软故障4种现象,进而影响组合导航系统滤波精度及载体的导航安全。为了解决上述问题,提出了一种改进的GNSS/SINS组合导航系统自适应滤波算法。首先,利用滤波过程中的观测异常检验统计量与滤波器门限值构建观测因子,然后,将变分贝叶斯原理与抗野值滤波方法结合,设计了改进的组合导航系统自适应滤波算法。仿真实验表明,相较于传统算法,当GNSS输出误差均方差发生变化时,所提算法可将位置精度及速度精度提高11.8%及13.7%;在GNSS输出发生硬故障时,所提算法可将位置精度及速度精度提高70.8%及69.6%。实验结果表明,所提算法具有较强的自适应性,可提升复杂环境下组合导航系统的精度和连续可用性。     

GNSS/INS紧组合导航系统自主完好性监测分析

可靠性和对故障的可区分性是评价系统完好性的两个重要因素。本文将多GNSS系统与不同精度的INS系统进行组合,由此分析不同因素对组合系统内部的可靠性和故障探测与隔离能力的影响。仿真结果表明,集成多GNSS系统可以改善卫星星座的几何分布结构,从而提高系统的内部可靠性和对故障的区分能力;当GNSS系统与INS系统相结合时,也能大幅度提高系统的可靠性和区分性;相较于低精度的INS系统,采用高精度的INS系统能够进一步的提高系统的可靠性,并增强对故障的区分能力。