利用联邦滤波器设计SINS／RDSS／GPS组合导航系统

介绍了Garlson提出的分布式联邦滤波理论，讨论了两类系统设计类型和四种配置模式的特征。首次提出SINS／RDSS／GPS组合导航的设想，并对各子系统特点进行了探讨和对SINS／RDSS子系统进行了建模，建议在实际开发中采用NR配置模式，该模式属于A类联邦滤波系统。通过算例验证了NR模式融合结果的近似最优性、优良的容错性和故障探测能力。     

六、测量仪器

CH20020666 利用联邦滤波器设计 SINS/RDSS/GPS 组合导航系统/刘广军(信息工程大学测绘学院)∥武汉大学学报信息科学版.—2001(5).—441～445,458介绍了 Carlson 提出的分布式联邦滤波器理论,讨论了两类系统设计类型和4种配置模式的特性。首次提出SINS/RDSS/GPS 组合导航的设想,并对各子系统特点进行了探讨和对 SINS/RDSS 子系统进行了建模,建议在实际开发中采用 NR 配置模式,该模式属于 A 类联邦滤波系统。通过算例验证了 NR 模式融合结果的近似最优性、优良的容错性和故障探测能力。图5参16     

GPS／INS直接定向精度分析

近年来,GPS／INS融合技术在国内逐渐被应用于航空摄影测量中,利用其直接获得外方位元素,从而减少外业控制点。通过试验,在DMC数码相机同高精度的GPS／INS系统联结下,直接获取了试验区的外方位元素,并对GPS／INS数据直接定向的精度进行分析和总结,得出了一些有益的结论。     

GPS／INS组合导航系统的Matlab／Simulink仿真

首先系统研究了GPS／INS组合导航系统的仿真原理，然后以Matlab／Simulink为平台，在对GPS、INS进行单独仿真的基础上，对GPS／INS组合导航系统进行了实时的扩展Kalman滤波仿真试验，试验结果不仅证明组合导航具有较高的导航精度，而且为进一步研究组合导航系统开辟了一条比较实用的道路。     

RDSS/SINS组合系统的建模与仿真研究

基于RDSS／SINS组合系统，给出了一套消除RDSS实时性差的方案，提出了一种非等间隔测量的卡尔曼滤波算法。仿真结果表明，该方案与算法用于RDSS／SINS组合导航系统时，可有效地提高组合系统的定位精度。     

GPS／INS组合系统的工作原理及其在航空遥感中的应用现状

GPS／INS组合系统应用于航空摄影测量时可以直接给出相机曝光瞬间的外方位元素，从而部分乃至全部地摆脱传统摄影测量对地面控制点的依赖。本文主要介绍GPS／INS组合系统的工作原理及特点，以及GPS／INS组合系统辅助航空摄影测量与遥感的国内外应用现状。     

PPP／INS组合系统研究进展与展望

随着GNSS多系统的建设,精密单点定位(PPP)技术向着实时固定解方向发展,PPP／INS组合系统因无需布设基准站,在导航测绘领域有着广泛应用前景。本文系统总结了GNSS多系统、PPP模糊度固定、INS辅助对PPP／INS组合系统的贡献,以及组合系统在滤波方法、平滑算法、随机模型建立等方面的工作,并展望了PPP／INS组合系统的发展趋势。      

一种GPS/GLONASS/INS数据融合算法

针对卫星导航系统和惯性导航系统(INS)的不同特性,提出了一种GPS/GLONASS/INS数据融合算法。采用差分自适应检测算法、改进码平均相位算法以及位置联合解算方法实现了GPS/GLONASS数据融合,借助于改进的粒子滤波器、INS误差模型建立系统状态方程和观测方程,完成GPS/GLONASS系统速度值和INS系统速度值数据融合,提高组合导航系统精度和可靠性。使用真实数据对数据融合算法性能进行仿真分析,结果表明所设计算法是有效的,能够处理非线性非高斯条件下的滤波估计,提高滤波精度和系统可靠性。     

惯性导航与卫星导航紧耦合技术发展现状

对紧耦合方案、最优估计滤波算法和硬件开发等几方面进行了总结分析。分析了传统的INS／GPS松组合系统和INS／GPS紧耦合系统的区别；给出了INS／GPS紧耦合系统国内外的发展状况；指出INS／GPS紧耦合系统所涉及的关键技术。     

基于北斗的全海深装备定位与通信系统设计与实现

基于北斗双模工作模式,设计一种将全海深海洋装备的地理位置信息提供给母船或控制中心的定位与通信系统。提出使用卫星无线电导航业务RNSS模式进行定位,并将位置及待传输信息通过卫星无线电测定业务RDSS模式发送至接收模块;采用光敏、倾角和温度多传感器组合冗余实现海洋装备作业环境的全天候有效检测,进而通过单片机控制北斗模块的休眠与唤醒及北斗系统RDSS／RNSS模式间切换。定位测试试验和马里亚纳海沟海试结果表明,所设计的全海深定位与通信系统不仅具有很高的快速定位成功率,而且能够有效节约电池电量和实现短报文信息传输。      

北斗系统创新发展与前景预测

随着旺盛的卫星应用社会需求及航天新技术的迅猛发展,天基无线电系统相互交叉融合已成趋势。北斗系统从两颗卫星起步,以快速定位报告(RDSS)与短报文通信(MSS)业务为特色建成中国第一代卫星导航定位系统。随后,用8年时间构建了RNSS连续导航与RDSS定位报告相结合的北斗技术体制,完成了亚太地区覆盖。通过有效的卫星无线电频率兼容设计与国际协调,北斗系统是世界上第一个被国际电信联盟(ITU)规则认可的RNSS、RDSS、MSS三大业务相结合的卫星无线电系统。本文阐述了北斗系统在创新超越理念下的三大业务、四大功能的发展历程、技术体制、主要特点及前景预测。     

GPS/INS组合系统数据处理方法

在介绍国际和国内GPS／INS组合系统研究动态和热点的基础上，提出采用一个低价格单频伪距差分GPS／INS系统，辅以相位平滑伪距差分，同时施用模拟的多路径效应和多普勒改正，使定位精度达到分米级，运用联邦卡尔曼滤波，可提高系统的可靠性，大大减少计算量。     

抗差估计在RTK／INS紧组合中的应用研究

针对动态环境下GNSS／INS导航定位结果常受粗差影响的问题,提出了一种基于抗差卡尔曼滤波的GPS／BDS双系统RTK／INS紧组合导航定位算法,根据方差膨胀模型,建立抗差卡尔曼算法,得到GNSS／INS紧组合抗差解,并通过两个不同区域的实测车载实验进行了算法验证. 实验结果表明:本方法相较于传统方法,在N、E、D三个方向的导航精度分别提高1.4～4.6 cm,0.7～9 cm,1.5～2 cm,模糊度固定成功率提高10.3％～25.6％,导航精度及可靠性得到显著提高,对动态环境下车载或自动驾驶等应用具有一定的理论参考和实用价值.      

北斗卫星导航系统精密定位报告算法与性能评估EI北大核心CSCD

RDSS短报文是北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)的特色服务,实现了用户报文通信和位置报告。北斗系统早期的位置报告基于双星RDSS观测值,其精度受限于数字高程数据的精度。从BDS-2开始,北斗系统发展了融合RNSS和RDSS体制的位置报告方法,其基于北斗RDSS体制,将用户接收机的观测数据向中心站进行回传,并在中心站实现精密位置的解算和报告,提升了服务覆盖范围和定位精度。本文介绍了北斗精密定位报告系统采用的中心站处理算法,并采用分布于中国不同区域的50个北斗观测站数据对系统性能进行评估。分析了RDSS入站频度、用户站与监测站的基线长度等因素对用户定位的影响。结果表明,基于北斗分区综合改正数的精密单点定位的精度最优,其在2 min响应时间内的平面和高程精度(RMS)分别为0.51 m和0.94 m。北斗精密定位报告精度与基线长度相关性较小,在仅采用BDS-2数据的情况下,定位精度下降可达1倍以上,而在相同时长情况下,提高RDSS入站申请频度对定位性能不产生影响。     

一种基于RDSS的车船监控管理系统的设计与实现

对于GPS/GSM车船监控高度系统存在盲区的问题,提出了一种基于RDSS卫星系统的车船监控管理系统解决方案,并对其系统组成、主要功能、数据流程、网络协议、软件设计和数据库管理等技术进行了详细的设计和分析.     

一种改进的GNSS／INS非相干深组合导航

针对GNSS／INS非相干深组合导航中通道滤波器状态模型中信号幅值估测不准而导致跟踪环路观测噪声较大的问题,提出了一种改进的GNSS／INS非相干深组合导航方法。该方法通过去除通道滤波器中信号幅值状态变量,增加载波相位变化率加速度误差,重新设计了通道滤波器数学模型。仿真结果表明：相比于传统的非相干深组合导航方法,这种滤波器的跟踪性能与导航精度有了进一步提高。     

北斗RDSS授时服务性能评估

针对现有卫星导航系统RDSS授时服务研究较少的问题,该文结合北斗实测数据,提出采用时间序列分析法评估北斗RDSS单向和双向授时服务性能,系统地研究了单向授时原理和双向授时原理,并介绍了北斗RDSS实测数据和精度评估方法。通过分析钟差总体情况、零值分段情况、噪声情况及授时精度等,得出结论:RDSS单向授时精度小于30ns,RMS平均值为6.81ns;RDSS双向授时精度小于20ns,RMS平均值为3.60ns;各波束的单向授时和双向授时数据均存在周期切换现象,且单向授时数据存在分层现象。该结论可用于RDSS系统差补偿,为北斗系统差一致性提供参考,进而提高系统服务精度。     

北斗RDSS用户机测试系统指标监测校准方案设计

北斗卫星无线电测定业务(RDSS)用户机是我国北斗卫星导航试验系统的应用终端,测试系统可为用户机研制和使用提供可靠保障。鉴于RDSS体制的特殊性,测试系统的重要性能指标包括:用户机入站信号测量指标、用户机时延测量指标、以及用户机测试系统出站信号。为确保测试系统测试标准的统一,需要对测试系统的这些指标进行监测和校准。通过对普通用户机提出技术改进设计,为测试系统校准提供可行性方案,实现测试系统指标向标准测试仪器的溯源。     

自适应调零天线技术在组合导航抗干扰中的应用

目前GPS／INS制导控制技术已成为精确制导武器的核心技术。根据GPS导航的特点及GPS／INS制导机理,对压制式干扰对GPS接收机的影响进行了分析,并分析了采用自适应调零天线技术来提高GPS／INS组合式导航抗干扰能力的有效性。     

GPS／INS组合导航系统数据同步处理方法研究

论述了GPS/INS组合导航系统中的数据同步问题,提出了一种完全利用软件编程的数据实时同步的方法.实验结果表明,这种方法不需借助硬件电路,能较好地消除由GPS接收机和INS(惯性导航系统)之间数据不同步所引起的误差对组合系统导航精度的影响.