组合导航中一种新息自适应卡尔曼滤波算法

全球定位系统/航位推算组合导航定位中,由于目标运动的不确定性,GPS接收机与DR器件接收的数据存在噪声,使预置目标运动模型通常很难得到较高跟踪精度,针对应用常规卡尔曼滤波进行组合导航解算由于噪声统计特性未知而引起滤波不稳定的问题,本文提出了一种基于新息序列的量测计算进行自适应估计的卡尔曼滤波算法。该算法通过对新息方差强度进行极大似然估计,将新息计算引入卡尔曼滤波器的增益计算,达到控制发散的目的。最后对改进的算法与一般卡尔曼滤波算法做了对比仿真试验分析,结果表明了改进算法的有效性。     

基于无几何电离层滤波模型的北斗三号系统相位周跳与中断修复方法

高精度位置服务依赖模糊度正确固定的载波相位观测值,而复杂环境的相位周跳和中断给模糊度固定和数据处理带来了巨大挑战。北斗三号系统向全球播发四频和五频信号,为提升周跳处理性能提供了机遇。本文建立了探测多频超宽巷周跳的伪距-相位无几何组合模型,以及探测窄巷周跳的相位-相位无几何组合模型,并以周跳探测成功概率最大为准则确定了多频最优超宽巷和窄巷组合。由于电离层延迟制约了数据中断和电离层变化剧烈情况下的窄巷周跳探测,进而建立了顾及电离层延迟的窄巷周跳探测滤波模型。试验结果表明,对30 s采样间隔,基于无几何组合模型探测周跳的成功率均优于96%;对于3 min的数据中断,基于无几何组合模型的周跳探测成功率仅为70%,但补偿电离层延迟的滤波模型将成功率提升至95%以上。     

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。     

神经网络辅助的GPS/MEMS-INS组合导航算法

在GPS/MEMS-INS(Micro-electromechanical System-Inertial Navigation System)组合导航中,当载体处于恶劣环境下或者载体处于大机动运动情况下,会导致GPS失锁。此时单独工作的低精度MEMS-INS会由于其位置和速度误差随着时间的变化而迅速积累最终无法导航。针对此问题,设计了一种结构简单易于实现的神经网络辅助的GPS/MEMS-INS组合导航系统。通过模拟实验,与标准卡尔曼滤波(KF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)框架下组合导航相比,所提出的结构简单容易实现的神经网络辅助的组合导航系统具有较高的稳定性,并且组合导航整体过程中经纬度与速度精度均提高了65%左右。     

四川省BDS PPP可行性及精度分析

随着北斗系统(BDS)为亚太地区提供服务,我国北斗系统双频精密单点定位(PPP)的可行性与定位精度有待研究,为此本文首先探究了BDS双频无电离层组合PPP算法及卡尔曼滤波参数估计策略,并在此基础上开发相应数据处理软件,对四川连续运行参考站的BDS观测数据进行处理分析,结果表明BDS可以在四川省实现PPP,其平面精度5cm以内,高程精度10cm以内,定位精度目前不及GPS PPP。     

神经网络辅助的GPS/MEMS-INS组合导航算法

在GPS/MEMS-INS(Micro-electromechanical System-Inertial Navigation System)组合导航中,当载体处于恶劣环境下或者载体处于大机动运动情况下,会导致GPS失锁。此时单独工作的低精度MEMS-INS会由于其位置和速度误差随着时间的变化而迅速积累最终无法导航。针对此问题,设计了一种结构简单易于实现的神经网络辅助的GPS/MEMS-INS组合导航系统。通过模拟实验,与标准卡尔曼滤波(KF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)框架下组合导航相比,所提出的结构简单容易实现的神经网络辅助的组合导航系统具有较高的稳定性,并且组合导航整体过程中经纬度与速度精度均提高了65%左右。     

UKF在惯性/重力组合导航中的应用

将UKF(Unscented Kalman Filter)方法用于惯性/重力组合导航系统.UKF方法设计了少量的呈高斯分布的σ点,在每个更新过程中,σ点随着非线性状态方程和测量方程传播,从而获得滤波值及较高的计算精度,而且避免了对非线性方程的线性化过程.仿真结果表明:UKF方法比传统卡尔曼滤波及其改进的滤波模型都有更高的估计精度,并能有效的克服非线性严重时出现的滤波发散问题.     

BDS/GPS/GLONASS RTK定位算法研究

实现了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK定位算法,介绍了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK数学模型,解决了多模融合导航定位时空基准统一问题,并针对附加模糊度参数的卡尔曼滤波函数模型,提出了一种确定实时动态定位中卡尔曼滤波参数的方法。编制了BDS/GPS/GLONASS RTK定位程序,并对28 m超短基线及31 km短基线实测数据进行了解算。对比分析了BDS、GPS、GLONASS、BDS/GPS、BDS/GLONASS、GPS/GLONASS、BDS/GPS/GLONASS七种模式下的定位结果。     

北斗三频中长基线差分定位性能研究

北斗卫星系统(BDS)能全星座播发三频信号,可通过线性组合构成不同虚拟观测量,有利于模糊度解算等,文中采用北斗三频中长基线实测数据进行差分定位,首先使用宽巷模糊度和电离层无关组合进行B3频段窄巷模糊度解算,在此基础上提出利用相邻历元B3频段窄巷模糊度构建卡尔曼滤波新息向量,通过新息向量内积RMS值很容易分析出窄巷模糊度的误差对滤波性能的影响,并结合滤波发散条件进行相关卫星历元挑选,实验最终得到中长基线厘米级定位精度并有效缩短首次收敛时间和提高固定率,对促进北斗高精度定位有着现实意义。