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。     

北斗与GPS双系统测姿研究

在研究既有算法的基础上,编程实现使用北斗数据求解载体的三姿态角,并通过与同源GPS数据解算结果对比分析,利用统计方法得到北斗数据解算结果的精度、稳定性和控制粗差能力等信息。为了验证试验结果,选择不同时段、不同地点进行了3次重复试验,结果表明,北斗系统在载体姿态应用中具有较高的精度和稳定度,在一些情况下甚至优于GPS系统。算法上,本文采用卡尔曼滤波进行基线解算,LAMBDA算法求解整周模糊度,能够达到高精度的在航解算能力。     

北斗系统在工程控制网中的应用实验与精度分析

提出利用北斗观测数据进行工程控制网建立的设想,本文利用香港CORS观测数据进行相关实验与结果分析。首先,通过GAMIT10.7软件对香港CORS站BDS、GPS观测数据进行解算;其次,以GPS解算结果为参考数据,检验BDS解算数据的精度;最后,根据实验结果分析基于北斗系统的工程控制网建立的有效性与可行性。结果表明,BDS基线解算与坐标解算均有着较高的精度,将北斗系统应用于工程控制网构建是切实可行的。随着我国北斗系统的进一步发展,其将会在更多的领域发挥更大的作用。     

北斗卫星多天轨道合成方法及其精度分析

目前,北斗卫星多天解轨道主要是通过常规的数据累积解算获得,处理效率较低。此外,由于开通运行不久,北斗卫星力学模型尚未完善,限制了多天解轨道精度的进一步提高。针对以上问题,本文提出了附加伪随机脉冲的北斗卫星多天轨道合成方法,利用法方程叠加实现北斗卫星多天轨道合成,可有效提高轨道解算效率。同时,利用伪随机脉冲对力学模型的补偿作用,进一步提高了多天轨道合成的精度水平。实测数据分析表明:在多天轨道合成中,单天边界附加伪随机脉冲对北斗卫星轨道精度有明显改进作用。其中,3类卫星切向、法向轨道精度的改善程度大于径向,GEO和IGSO卫星轨道精度的提高幅度大于MEO卫星。一定范围内,随着定轨弧段的增长,北斗卫星定轨精度能够得到不同程度的改善,且主要表现在轨道切向。     

基于北斗三频约束的中长基线解算研究

利用北斗三频模糊度易固定的特点,提出一种具有北斗三频约束的BDS/GPS基础模糊度快速解算方法。针对中长基线,利用多历元平滑无电离层组合模糊度,从无电离层组合模糊度中分离出北斗基础模糊度;然后将北斗基础模糊度带入基线解算模型中,约束求解出GPS基础模糊度,最后将GPS与BDS基础模糊度回带观测方程,可实现基线的快速解算。经北斗实测数据验证表明,文中方法可快速固定GPS基础模糊度,较传统卡尔曼滤波求解模糊度方法,大大减少正确固定模糊度所需的原始观测历元数,实现基线的快速解算。     

车载三天线GNSS的直接法定姿及精度评估

针对移动测量系统对载体姿态的需求,对车载三天线全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）的直接法定姿进行了研究。分析了定姿的原理,给出了姿态解算公式,并提出一种简便的方法确定航向角的象限,解决了航向角的多值性问题。为了评估该方法的精度,利用车载的三天线GNSS进行了动态实验,采集了动态观测数据,利用直接法对观测数据进行了姿态解算,并用同车搭载的一套高精度惯性导航系统（inertial navigation system,INS）给出的姿态参考值对三天线GNSS定姿的精度和可靠性进行了评估。结果表明,三天线GNSS直接法定姿精度高、可靠性好,并具有计算简便,可避免奇异性问题等优点。     

北斗数据工程控制网应用实验及精度分析

针对目前我国北斗系统已经开始实施全球化建设且地面最大可视卫星数已达到15颗的情况,该文提出利用北斗观测数据进行高精度工程控制测量的设想,并利用香港CORS站观测数据进行算例验证及精度分析,基于北斗系统观测数据控制网基线向量的稳定性和重复性,并将北斗系统计算结果与GPS进行对比分析。结果表明:北斗系统完全可以应用在厘米级定位精度的测绘领域;与GPS相比,北斗系统卫星星座尚未完全建成,一个卫星周期内北斗基线解算可用卫星个数不到GPS一半;数据解算过程中使用的北斗导航卫星精密轨道和钟差精度相对较低,各种精密解算软件使用的误差改正模型不够完善,误差消除不够彻底。     

用卫星工具软件包进行北斗单天线姿态仿真测量

从载体姿态测量的实际需要和多天线姿态测量的局限性出发,分析了单天线测姿的应用价值和基本原理,从我国的具体国情出发,提出了基于北斗系统的单天线测姿算法。利用卫星工具软件包仿真的北斗系统星座,以民航飞机为载体,基于MATLAB平台进行了仿真实验,仿真结果分析表明,基于北斗系统的单天线测姿方法在适用条件和测姿准确性等方面效果理想,在一定精度要求下满足应用需要,对建立实用可靠的单天线测姿具有积极的推动作用。     

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.     

Design of a low-cost attitude determination GPS/INS integrated navigation system

Due to their complementary features of GPS and INS, the GPS/INS integrated navigation system is increasingly being used for a variety of commercial and military applications. An attitude determination GPS (ADGPS) receiver, with multiple antennas, can be more effectively integrated with a low-cost IMU since the receiver gives not only position and velocity data but also attitude data. This paper proposes a low-cost attitude determination GPS/INS integrated navigation system. The proposed navigation system comprises an ADGPS receiver, a navigation computer unit (NCU), and a low-cost commercial MEMS IMU. The navigation software includes a fault detection and isolation (FDI) algorithm for integrity. In order to evaluate the performance of the proposed navigation system, two flight tests have been performed using a small aircraft. The first flight test confirmed the fundamental operation of the proposed navigation system and the effectiveness of the FDI algorithm. The second flight test evaluated the performance of the proposed navigation system and demonstrated the benefit of GPS attitude information in a high dynamic environment. The flight test results show that the proposed ADGPS/INS integrated navigation unit gives reliable navigation performance even when anomalous GPS data is provided and gives better navigation performance than a conventional GPS/INS unit.     

北斗卫星导航系统双差网络RTK方法

针对北斗卫星导航系统常规实时动态差分(RTK)定位中,整周模糊度的快速解算和流动站位置信息的解算精度问题,该文研究了一种北斗卫星导航系统双频双差网络RTK方法,首先解算参考站网B1、B2载波相位整周模糊度,利用固定的参考站网载波相位整周模糊度计算参考站的观测误差,使用区域误差内插法计算流动站的综合误差影响,改正流动站的观测误差并进行流动站的整周模糊度解算,最后使用实测数据进行算法实验。实验结果表明,该文的方法可以利用北斗卫星导航系统双频观测数据实现网络RTK流动站的厘米级定位。     

基于B1C新信号的BDS/INS深组合改进的跟踪环路设计

针对北斗卫星导航系统/惯性导航系统(BDS/INS)的深组合定位系统,提出了一种利用惯性导航系统(INS)辅助B1C正交分量的信号跟踪算法,以解决定位过程中信号较弱致深组合定位系统失锁的问题. 该算法使用了考虑INS数据的卡尔曼滤波算法,并同时利用导频分量和数据分量构成本地码,对信号进行跟踪. 由该算法对实测数据计算,并利用传统算法进行对比,可以得出在弱信号的环境下跟踪环路较为稳定,伪距精度较高.      

北斗系统与GPS应用比较分析

我国自主建设的北斗卫星导航区域系统已投入试运行服务。从国内用户应用方面具体分析了北斗卫星导航系统相比美国GPS的优势,包括定位精度、信号的载噪比、定位速度和应用模式等,给出了北斗卫星导航区域系统在试运行阶段的一些应用测试数据。同时指出了对北斗系统未来发展趋势。     

北斗接收机位置解算算法及验证

接收机位置解算作为卫星导航定位中极其重要的一环,所使用算法的正确与否,直接影响到定位精度。文中使用诺瓦泰接收机采集到的北斗星历数据和伪距观测量,对北斗接收机位置解算的经典算法,包括北斗卫星位置的解算算法和最小二乘法接收机位置解算算法,进行了计算及分析验证。结果表明,利用北斗空间控制接口文件所提供的算法计算所得卫星位置三维误差均在10 m以下,使用最小二乘法解算出的接收机位置三维误差均在5 m以下,均满足北斗官方性能规范要求,从而验证了算法的正确性以及可行性。      

改进的自适应滤波算法在BDS／INS组合导航中的应用

针对目前北斗与惯性导航系统的组合导航系统的导航性能和鲁棒性较差,基于衰减因子和噪声加权的自适应卡尔曼滤波技术,研究了组合导航系统在不确定性噪声干扰下的组合新算法。并在Matlab中进行了仿真实验,通过对比传统卡尔曼滤波技术,验证了新算法的有效性。并在Matlab中进行了无人机数据后处理实验。结果表明,改进的自适应滤波算法可以有效地降低不确定性干扰对组合导航系统的影响,从而提高了系统的导航性能和鲁棒性。      

关于建设北斗星基广域增强系统研究

鉴于GPS系统已经成熟,北斗导航系统建设尚不完善,本文考虑建设北斗卫星对GPS卫星的增强系统。一方面,采用GPS/Compass-Ⅱ组合卫星导航系统,可大大增加某一时刻的可见卫星数,增强导航定位系统的可靠性。另一方面,北斗现已发射第九颗导航卫星,其中包括5颗地球静止轨道卫星,本文重点探讨利用这5颗GEO(Geostationary Orbit,GEO)卫星对GPS系统进行外部增强,即北斗GEO卫星同时播发卫星导航电文和增强信息,提高用户定位精度。     

一种使用抗差估计的保护水平重构方法

北斗全球卫星导航系统(简称北斗三号系统,BDS-3)的建设对拓展全球卫星导航系统(global naviga tionsatellitesystem,GNSS)的应用有重要作用,为多星座融合定位、导航和授时提供了重要支持.多系统融合定位给用户提供了更多的导航信息源,也为导航卫星系统完好性和用户自主完好性指标的实现提供了...     

北斗卫星导航系统在AUV中的应用研究

分析了自主式水下无人潜水器(AUV)在工作时应用的不同导航定位技术的特点与优势,介绍了北斗导航系统以及基于北斗导航系统的AUV基本定位原理。对应用北斗导航系统的AUV机械结构模块化设计的四个模块进行了较详尽的阐述,对AUV导航控制段的控制流程逻辑以及基于此逻辑的硬件系统进行了设计与搭建。通过应用北斗导航系统的AUV平台验证,从自主定向巡航和自主定速巡航来看,运行平稳,与期望值基本一致。