卡尔曼滤波在低轨卫星精密定轨中的应用

星上计算机的处理能力不断提高,地基控制系统资源日益紧张,这些都对卫星自主定轨提出了迫切的要求,利用卡尔曼滤波进行卫星自主定轨将具有十分广阔的应用前景。但由于低轨卫星受摄动力较大,使得其动力学方程十分复杂,本文对如何建立适当的模型进行了分析。标准卡尔曼滤波只有在满足一定约束条件时,才能得到最优解。但利用星载GPS进行卫星定轨时,这些约束条件并不能得到完全的满足,针对这些问题本文讨论了相关噪声和滤波发散,观测值粗差等问题。     

改进的Helmert方差分量估计方法在精密定轨中的应用

分析了Ｈｅｌｍｅｒｔ方差分量估计方法用于人造卫星精密定轨时出现负方差的原因,认为主要是由于观测资料信息不足而使法矩秩亏引起的,在此基础上,提出了利用等估参数先验信息来避免负方差的“改进的Ｈｅｌｍｅｒｔ方差分量估计方法”。试算表明,利用本文中的方法可以有效地消除负方差的产生。为了与现用的精密定轨软件相兼容,便于程序实现,将ＧｉｖｅｎｓＧｅｎｔｌｉｍａｎ正交变换方法用于方差分量估计,给出了详细的计算分     

卡尔曼滤波在利用GPS对GEO星定轨中的应用

地球静止轨道卫星由于其独特的轨道特性而在通信等方面有着广泛重要的应用,利用GPS对GEO（同步地球轨道）星定轨是GPS应用的一个较新的研究方向,研究表明,某时刻GPS星对于GEO星的可用数为从0到4颗。本文考虑了卡尔曼滤波在利用GPS对GEO星定轨中的应用,并且讨论了利用GPS来提高在现有地面测控站的测控方式所达到的定轨精度,本文在研究对其它种类的用户星（如LEO星、HEO星）也有借鉴作用。     

导航星座自主定轨抗差滤波算法

针对在复杂环境条件下星间测量值存在粗差的问题,提出将抗差滤波算法应用到导航星座自主定轨解算中。抗差滤波算法对观测向量应用极大似然估计准则,对状态预测向量仍使用最小二乘估计,通过等价权因子的作用,能够有效发现并降低粗差对解算结果的影响。仿真实验结果表明:粗差对星座自主定轨结果影响较大,在含有粗差的观测历元,自主定轨误差较大;抗差滤波能够有效降低粗差对自主定轨滤波结果的影响,且等价权函数采用指数幂函数的抗差滤波结果要优于采用Huber函数的结果。     

基于EKF和自适应抗差滤波的星载GPS定轨方法

针对在星载GPS卫星定轨中由于卫星动力学模型误差和不可避免的观测异常严重影响定轨精度的问题,通过采用适当的自适应控制因子和应用抗差估计原理,构造自适应抗差扩展卡尔曼滤波(RAEKF)来实现星载GPS卫星定轨。实测计算表明,自适应抗差扩展卡尔曼滤波对观测误差和状态扰动有一定的抵制能力,与一般扩展卡尔曼滤波相比提高了精度,证明其理论的可行性。     

卡尔曼滤波及其在卫星定轨中的应用

本文详细介绍了卡尔曼滤波的基本原理特点，并结合卫生定轨中的应用讨论了如何提高滤波精度，避免滤波发散等问题。     

多星定轨条件下北斗卫星钟差的周期性变化

基于地面监测网的多星精密定轨可以同时解算出北斗卫星轨道和卫星钟差。由于轨道和钟差的耦合影响,卫星钟差时序难免会出现周期性波动。此外,受限于目前并不完善的北斗全球监测网络分布、系统导航文件缺失以及定轨后处理软件的设置问题,3类卫星的钟差均存在大量数据间断问题。本文利用适用于间断数据的谱分析方法,对多星定轨条件下的北斗卫星钟差数据进行了周期项提取,并利用周期项改进后的钟差预报模型评估了24h以内的预报精度。基于近一年的数据分析表明,北斗GEO卫星钟差3个主周期依次为12、24和8h,IGSO卫星钟差的3个主周期依次为24、12和8h,而MEO卫星钟差的3个主周期依次为12.91、6.44和24h。与改进前相比,周期项改进后的钟差预报模型将北斗卫星钟差在24h以内的预报精度提高了20%~40%。     

抗差卡尔曼滤波及其在动态水准网平差中的应用

介绍了标准卡尔曼滤波方程,总结了稳健M估计的基本方法,并根据等价权原理导出卡尔曼滤波的抗差估计方程,方程的形式与卡尔曼滤波方程相似,给出了卡尔曼滤波稳健估计的计算步骤.最后,以动态水准监测为例进行了模拟计算,证明了该方法的有效性.     

非线性自适应抗差滤波定轨算法

讨论了应用卡尔曼滤波进行卫星精密定轨所遇到的一些问题,提出了一种新的非线性自适应抗差滤波定轨算法。该方法首先采用非线性滤波来提高定轨精度,避免了模型线性化误差的影响。另外,采用双因子方差膨胀模型来自适应地调节观测噪声的协方差阵,以控制观测异常对定轨结果的影响;通过自适应因子实时调节状态噪声协方差阵,以降低状态异常对定轨结果的影响。通过CHAMP卫星定轨计算,验证了新方法的可行性和有效性。     

抗差估计及滤波在平差中的应用

本文对观测值误差的配赋情况进行了研究,提出了一种统计量,以此统计量进行选权迭代,具有很强的剔除粗差能力。本文还对动态网的抗差问题做了研究;利用Masreliez滤波和极大验后MAP滤波,推出了一套适于动态大地网和工程变形网的抗差滤波模型。算例充分体现了上述几种抗差方法的可行性和有效性。     

GPS导航中的抗差自适应Kalman滤波算法

GPS导航与定位的质量取决于对动态载体函数模型和随机模型的认知。本文首先基于机动载体的当前统计模型 ,设计了离散系统的Kalman滤波器 ,进而基于方差分量估计给出了一种适合GPS动态定位的抗差自适应卡尔曼滤波算法。该算法模型简单 ,实时性好。实测数据计算结果表明 ,滤波导航解能有效地控制观测异常和动态扰动异常对导航解的影响 ,使导航解更能反映导航目标的真实情况     

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。     

High precision orbit determination of CHAMP satellite

IntroductionCHAMP satellite was launched on July 15 ,2000 to study the earth gravity field, magneticfield, and at mosphere/ionosphere . CHAMPmission is managed by GeoForshungsZentrum(GFZ) Potsdam withinternational partners .In-cluding accelerometer ,star …     

基于消参数双向Kalman滤波的GEO卫星定轨

基于Kalman滤波定轨的基本原理,本文针对GEO卫星定轨中的系统误差,提出了消参数双向Kalman滤波定轨方法,给出了该方法的状态模型和观测模型,并推导出解算公式.最后以卫星钟差为例,分别对常数项、线性变化和二次多项式形式的系统误差进行了模拟计算,结果表明:该方法能有效削弱系统误差的影响,提高了定轨精度,并能较好地估...     

星载BDS/GPS低轨卫星定轨精度分析

针对低轨卫星搭载BDS/GPS接收机实现定轨将成为定轨领域热点的现状,该文讨论了基于星载BDS/GPS实时定轨和精密定轨需要考虑的数学模型,阐述了实时定轨和精密定轨的模型差异。基于自主研发程序,利用高动态信号仿真器仿真的星载BDS/GPS数据研究了基于星载BDS/GPS实时定轨和精密定轨的可行性及其能达到的精度。试验结果表明,星载BDS/GPS实时定轨位置精度为1.19m,速度精度为2.35mm/s。GPS信号发生中断时即仅采用BDS观测数据进行实时定轨时,三维位置误差达到3.73m;星载BDS/GPS精密定轨位置精度为2.30cm,仅采用BDS观测数据进行精密定轨时,三维位置误差可达到8.26cm。     

抗差卡尔曼滤波在聊城古建筑动态数据处理中的应用

古建筑在日照、风压等因素的影响下,易产生老化变形,一般会采用及时补救的方法,有时并没有分析其根本原因,本文在布设动态监控网,获得监控数据后,用抗差卡尔曼滤波对监控数据进行分析的方法,对变形方向进行预测,预测值与平差值的误差均在限差范围内,且变化方向大致相同,可以将它作为古建筑变形方向的预报,做到防患于未然。     

Reducing influence of gravity model error in precise orbit determination of low Earth orbit satellites

Based on the orbit integration and orbit fitting method, the influence of the characters of the gravity model, with different precisions, on the movement of low Earth orbit satellites was studied. The way and the effect of absorbing the influence of gravity model error on CHAMP and GRACE satellite orbits, using linear and periodical empirical acceleration models and the so-called “pseudo-stochastic pulses” model, were also analyzed.     

Reducing Influence of Gravity Model Error in Precise Orbit Determination of Low Earth Orbit Satellites

Based on the orbit integration and orbit fitting method, the influence of the characters of the gravity model, with different precisions, on the movement of low Earth orbit satellites was studied. The way and the effect of absorbing the influence of gravity model error on CHAMP and GRACE satellite orbits, using linear and periodical empirical acceleration models and the so-called "pseudo-stochastic pulses" model, were also analyzed.     

GRACE卫星非差简化动力学定轨研究

本文基于卫星精密定轨的基本理论,研究了GRACE卫星非差简化动力学定轨的方法;并用自行研制的定轨软件CASMORD对实测的星载GPS数据进行非差数据的简化动力学定轨,通过比较GRACE卫星解算的轨道与JPL事后轨道及SLR测距信息,结果表明:利用非差观测值进行CRACE卫星的简化动力学定轨,三维位置精度(3D-RMS)...