BDS实时动态相对定位卡尔曼滤波算法

为了实现BDS实时动态高精度相对定位, 本文提出了一种适用于单频或双频动态定位的卡尔曼滤波算法, 并对GEO和IGSO卫星残差特性进行了分析。该算法将位置参数和整周模糊度参数作为状态向量进行滤波估计, 滤波过程中将单点定位结果作为位置参数的一步预测值。通过实测数据验证, 单频相位B1相对定位E方向优于1.2 cm, N方向优于3 cm, U方向优于5.3 cm, 双频B1和B2相对定位E方向优于1.0 cm, N方向优于2.6 cm, U方向优于4.5 cm;GEO卫星相位差分残差值比较平稳, 频率间存在系统性偏差, 而IGSO卫星残差与高度角相关, 低高度角时差分残差较大。     

一种BDS/GPS组合动态变形测量系统的模糊度实时算法分析

介绍了BDS/GPS组合载波相位双差定位的解算模型,分析了通常模糊度实时算法的不足,根据工程结构变形测量中,监测点初始坐标已知且在一定范围内变化的特点,提出了一种BDS/GPS组合测量系统模糊度单历元实时算法。通过实测的实验数据,验证了本文算法的正确性。     

一种实时GPS姿态测量中的整周模糊度的解算方法

GPS实时姿态测量的核心问题是整周模糊度的解算.提出一种适合实时姿态测量的模糊度解算方法,它利用单差平滑伪距进行解算,与传统的模糊度解算方法相比具有许多优点.通过仿真试验对该方法的有效性和实用性进行了验证.     

北斗系统姿态测量中周跳探测与修复方法

针对姿态测量基于短基线精密相对定位,而观测值的周跳直接影响基线解算精度,将导致姿态解算结果数据质量下降的问题,提出了姿态测量应用中的周跳组合探测修复方法。文章在分析姿态解算原理及误差影响程度的基础上,结合经典电离层残差法和多项式拟合法,探讨其在北斗卫星导航系统中周跳探测修复的方法原理、缺陷及对北斗数据探测修复效果,结合实际情况提出了姿态测量应用中的组合探测修复方法。采集真实数据实时解算,定量计算了修复后的基线解算精度和姿态测量效果,验证了所提出的方法可用于实际测量解算,处理后的姿态测量精度满足使用需求,研究结果对北斗姿态解算有参考价值。     

GPS航姿测量中量优姿态矩阵的一种快速算法

本文给出了一种基于GPS的基线观测向量的快速最优姿态矩阵快速算法。它以求解Wahha的性能指标方程为基础,并结合了奇异值分解和牛顿迭代法,对三个观测向量的情况进行了仿真研究,与基本航姿解算方法的结果进行了对比。结果表明,该方法可以快速求出最优的姿态矩阵以及协方差矩阵。     

一种利用方差分量估计的BDS卫星定轨算法

针对采用Helmert方差分量估计的方法来调节BDS不同类型卫星之间的权比时,出现的区域站MEO卫星观测值数量少、卡尔曼滤波开始阶段不稳定等问题,提出了一种待滤波稳定后再进行Helmert方差分量估计的改进算法。该算法可以根据卫星类型以及它们的数目,自适应地采取不同的策略。基于BDS观测数据的实验结果表明,采用改进的Helmert方差分量估计方法进行BDS卫星卡尔曼滤波定轨,提高了BDS卫星轨道平均径向精度。     

BDS与GPS姿态测量精度比较

对GNSS姿态测量的原理进行了研究,并对BDS/GPS多模数据进行了处理,分别计算了BDS、GPS在同等观测条件下的姿态测量精度,并对单频和双频的模糊度固定成功率进行了分析.结果表明:无论是单频还是双频,BDS和GPS姿态测量的精度相当.     

双星姿态测量中确定整周模糊度的新方法

针对双星姿态测量中整周模糊度解算这一关键问题,提出了一种新的双星整周模糊度解算方法--天线反转法.其基本思想是,在静态初始化过程中将副天线绕主天线反转了180°.模拟算例表明,该方法能够快速可靠地解算出双星整周模糊度.     

双星姿态测量中确定整周模糊度的新方法

针对双星姿态测量中整周模糊度解算这一关键问题,提出了一种新的双星整周模糊度解算方法——天线反转法。其基本思想是,在静态初始化过程中将副天线绕主天线反转了180°。模拟算例表明,该方法能够快速可靠地解算出双星整周模糊度。     

高精度光纤陀螺位置和姿态测量系统

采用国产高精度光纤陀螺技术和先进闭环误差控制算法自行研制了高精度光纤陀螺位置和姿态测量系统。惯性测量单元由一个三轴一体的光纤陀螺仪和3只石英加速度计互相正交安装组成。采用的高精度光纤陀螺稳定性全温范围内优于0.01°/h。提出一种有效的闭环误差控制算法,闭环误差控制算法可以解决GPS缺失、跳变引起的导航曲线不连续问题。与加拿大的POS AV610的跑车进行比对试验,结果表明,系统精度与加拿大Applanix公司的POS AV610精度相当。     

基于惯导/天文高精度定姿方法

研究了利用惯性导航系统与天文导航系统进行组合定姿的方法;构造了惯导/天文组合导航系统的状态方程和量测方程;采用卡尔曼滤波技术设计了惯导/天文组合定姿算法。设计飞行器的典型飞行轨迹,通过数学仿真对该算法的有效性进行了验证。结果表明,天文导航能够有效地补偿惯性导航因陀螺漂移带来的误差,非常适用于飞行器的高精度定姿。     

基于惯导／天文高精度定姿方法

研究了利用惯性导航系统与天文导航系统进行组合定姿的方法,构造了惯导/天文组合导航系统的状态方程和量测方程;采用卡尔曼滤波技术设计了惯导/天文组合定姿算法.设计飞行器的典型飞行轨迹,通过数学仿真对该算法的有效性进行了验证.结果表明,天文导航能够有效地补偿惯性导航因陀螺漂移带来的误差,非常适用于飞行器的高精度定姿.     

BDS/GPS/GLONASS组合单历元姿态测量性能对比分析

相比于单一卫星导航系统,多卫星导航系统组合具有显著增加可用卫星数目、改善卫星空间几何结构等优点,因而多卫星导航系统组合应用成为近年来关注的热点。在复杂观测条件下,利用BDS/GPS/GLONASS组合进行载体姿态测量具有单系统无法比拟的优势。首先阐述了BDS/GPS/GLONASS组合超短基线解算的双差模型以及姿态测量基本原理;然后分析了BDS/GPS/GLONASS组合多频单历元姿态测量性能。通过实测静态数据设置不同高度截止角进行分析表明:相比于单系统及双系统组合的姿态测量,BDS/GPS/GLONASS组合能够有效地提高姿态测量的精度、稳定性和可用性。当运动载体处于高楼、峡谷等受遮挡严重的复杂环境时,BDS/GPS/GLONASS组合单历元姿态测量更具有应用价值。     

BDS/GPS组合单历元基线解算方法

阐述了BDS/GPS单历元解算函数模型的相关理论,并进行了相应的公式推导。在此基础上,利用基于正则化的载波相位解算模型,解算宽巷模糊度。首先将BDS卫星宽巷模糊度值作为约束固定出IGSO和MEO卫星的模糊度;然后再将IGSO和MEO卫星模糊度值作为约束来固定GEO卫星模糊度。通过实测数据对该方法进行测试和分析,结果表明:BDS/GPS组合系统单历元宽巷模糊度成功率为100%;基频模糊度成功率90%以上;N、E、U方向定位精度达到了毫米至厘米级。     

北斗/惯导的快速混合高斯UKF算法

为进一步改善北斗/惯导中无迹卡尔曼滤波的精度,针对导航系统中噪声随机模型本质上的非高斯分布特性,结合有限高斯概率分布可近似任意概率密度函数的理论,以混合高斯UKF滤波为框架,提出了一种快速混合高斯UKF算法。该算法使用奇异值分解替代无迹变换产生采样点中的协方差平方根计算,和迭代中构造有限分量混合高斯模型二次近似后验二阶矩减少子滤波器数量的思路,改善了传统算法子滤波器数量随迭代次数成指数变化而增加计算成本的状况,一定程度上提高了计算的实时性。通过对北斗/惯导紧耦合系统的数据仿真实验,结果分析表明:相对于传统算法,本文提出的新算法在保证滤波精度的同时,计算量较低、实时性较好,适合于处理非高斯非线性北斗/惯导组合导航定位的滤波计算问题。     

一种基于多频模糊度快速解算方法的BDS/GPS中长基线RTK定位模型

随着全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）进入多系统时代,空中导航卫星的可见卫星数不断增加,中国北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）已开始面向用户提供三频导航信号,这都有利于改善单历元实时动态定位（real-time kinematic,RTK）的精度和可靠性。中长基线单历元RTK通常采用电离层无关组合算法,但是该方法将观测噪声进行了放大,模糊度固定成功率随着基线长度的增加而明显降低。提出一种BDS/GPS（global positioning system）中长基线单历元多频RTK定位算法,先以较高成功率快速固定BDS的两个超宽巷模糊度,继而通过简单变换得到BDS宽巷模糊度,然后将其辅助提高GPS宽巷模糊度固定成功率,最后采用将电离层延迟误差参数化的策略以提高BDS/GPS窄巷模糊度固定成功率。结合实测数据进行验证分析,结果表明本文算法是可行的。     

利用SVM的GPS/INS组合导航滤波发散抑制方法研究

为验证导航模型在GPS信号更新频率较低的情况下的导航能力,给出了GPS/INS组合导航滤波模型。载体运动过程中,分别使信号中断5s、10s、15s。通过实验得出,GPS信号中断时间过长(10s以上),GPS信号恢复后,Kalman滤波器会产生发散现象。引入支持向量机,提出利用SVM内插GPS信号提高信息更新频率消除组合导航滤波器的发散。结果表明,GPS信号中断时间过长导致组合导航系统滤波发散的情况下,通过SVM内插GPS数据提高GPS更新频率,可以有效地抑制滤波发散,提高导航的准确性。     

GPS/BDS组合姿态测量及精度分析

给出了GPS/BDS组合双差观测模型和姿态测量解算算法,采用Kalman滤波进行动态基线解算的参数估计,利用LAMBDA方法固定双系统模糊度,获得动态基线固定解,最后通过基线的坐标系转换获得姿态角。比较了单系统和GPS/BDS双系统静态姿态角与动态短基线解算结果。试验结果表明,GPS/BDS组合姿态测量的精度和可靠性较GPS单系统都有显著提高。     

GPS/INS组合系统中姿态参数估计准确性检验方法探讨

从滤波的关键矩阵——增益阵入手进行分析,发现机动条件下经典组合模型受状态预报模型不准的影响,姿态参数滤波估值及其更新方差阵偏离准确值,指出常用的姿态参数精度衡量指标不合理。提出了利用组合系统输出的载体系中某些方向速度为0的条件对姿态参数估值的准确性进行检验的思想。新的检验方法不需要增加任何额外设备,经济、方便、简单。