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[硕士论文] 陈玉龙
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:北斗系统是我国自主研发的、是GPS和GLONASS后的又一比较完善的系统。随着GNSS的不断发展,特别是我国北斗系统的建设和不断完善,多频、多系统的组合将会是GNSS导航定位技术发展的又一趋势;多系统组合,能较好的改善冗余度,改善导航定位的精度,提高导航定位的稳定性。
  本文的主要内容有:
  1)阐述了GPS/BDS基线解算的国内外研究水平、GPS和BDS系统及GNSS定位中的各项误差源及其改正方法。
  2)介绍了GPS和BDS系统的坐标系统和时间系统、GPS和BDS系统的卫星位置计算,研究了GPS和BDS系统在时空基准上统一的问题,并在此基础上又对GPS/BDS相对定位的函数和随机模型做了研究。
  3)研究了GPS/BDS基线解算的周跳探测、Kalman滤波计算浮点解及LAMBDA方法固定整周模糊度,并介绍了LAMBDA方法的计算步骤。
  4)通过GPS/BDS基线解算的实例,研究了精度与系统的关系、精度与观测时段的关系、精度与观测时长的关系及重复基线的比较,得出了GPS比BDS的解算精度略高,GPS/BDS比单GPS和单BDS的精度都高;在进行数据采集时应尽可能避开12:00-15:00这段时间;当观测时间比较短的时候,卫星的几何结构比较差,定位的精度就越低;连续3天的数据的质量大体相同,且不同系统之间的变化趋势是一致的。
  最后通过对GPS/BDS基线解算的相关理论的研究,编写了GPS/BDS的基线解算的程序,并通过实例验证了该程序的正确性。
[硕士论文] 易梅
测绘工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:北斗卫星导航系统是我国自主建设为全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航和授时服务的重要空间基础设施。空间部分是由IGSO、MEO、GEO组成的混合星座,不同于GPS、GLONASS、GALILEO等卫星导航系统。随着北斗实时精密定位服务的发展和应用,对卫星轨道位置的实时性和精度有了迫切的需求。各大数据分析中心提供了不同实效的高精度BDS轨道产品,分别为超快速轨道、快速轨道以及最终轨道产品。但存在一定的时延,并且采样间隔大,一般为15min或者5min,无法满足用户实时获得任意时刻高精度轨道信息的需求。为了快速精确的获得BDS卫星轨道位置,本文对BDS在轨精密轨道实时拟合算法进行应用研究,主要从拟合算法适用性和实时拟合预报精度两方面展开研究分析。针对BDS系统混合星座的特殊性,采用勒让德多项式拟合法、非线性多项式函数曲线拟合法、切比雪夫多项式拟合法对北斗GEO、IGSO、MEO卫星轨道拟合可行性和适用性分析。选取较优的切比雪夫多项式拟合法实时拟合预报BDS轨道,并对实时拟合预报过程中存在的问题,进行优化改进。主要研究内容如下:
  (1)总结概述了BDS卫星导航系统理论知识,包括GEO、IGSO、MEO三星座的轨道情况、卫星运动数学方程、运动受力影响因素以及BDS时间与坐标系统、卫星星历等,并分析了卫星轨道误差对单点定位和相对定位的影响。详细阐述了勒让德多项式拟合法、非线性多项式函数曲线拟合法、切比雪夫多项式拟合法的基本原理及模型推导。
  (2)针对BDS独特的星座特点,用勒让德多项式拟合法、非线性多项式函数曲线拟合法、切比雪夫多项式拟合法三种拟合方法对BDS卫星GEO、IGSO、MEO的精密轨道(gbmxxxx.sp3)进行拟合精度和适用性分析研究。详细的从拟合阶数、拟合弧段时长、拟合历元间隔三个方面对北斗GEO、IGSO、MEO轨道进行拟合分析。
  (3)进行BDS轨道实时拟合应用分析,主要采用了切比雪夫多项式拟合法对BDS卫星GEO、IGSO、MEO超快速轨道(wumxxxx.sp3)进行实时拟合。针对切比雪夫多项式拟合法在拟合应用时出现拟合弧段两端端点处误差较大,震荡的现象,进行优化分析。创新性采用一种将滑动窗口思想结合高低阶组合的优化切比雪夫拟合法进行轨道拟合,并与普通的切比雪夫多项式拟合法进行对比。经实验数据分析验证,优化切比雪夫拟合法在拟合区间端点处的震荡现象得到了减弱,拟合的结果较为稳定,且拟合精度均在mm级。
  (4)采用普通的切比雪夫多项式拟合法对BDS轨道实时短时预报,结果与WHU提供的预报轨道精度对比,分析了普通切比雪夫多项式拟合法预报精度差的原因。采用结合滑动新陈代谢和抗差思想的改进切比雪夫拟合法,进行实时短时预报。实验结果表明在中长弧段18:00:00-23:45:00内短时预报1小时,其预报精度在分米级,且Z方向预报精度较好于X、Y方向。在短时预报半小时以内,预报综合精度优于提供的实时预报精度2cm。采用实测得到的BDS观测数据,结合用优化切比雪夫拟合法拟合的标准化轨道,进行北斗PPP定位解算,验证了优化方法的可行性。
[硕士论文] 郭瑞雪
测绘工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:卫星导航定位过程中,其定位精度主要取决于时间精度。卫星搭载的原子钟质量对导航、定位、授时等服务起决定性作用。我国自行研制的BDS卫星导航系统,搭载的卫星钟为国产铷钟,对BDS卫星钟性能进行评估至关重要。为满足实时精密单点定位及高质量授时服务,有必要对BDS钟差数据进行实时预报。论文依据IGS多GNSS实验项目(the multi-GNSS experiment,MGEX)中德国地学中心提供的北斗事后精密钟差产品,经预处理后对卫星钟进行性能评估及钟差预报研究,提出一种提高BDS卫星钟差预报精度的改进方法,并进行实时预报研究。论文研究内容主要包括以下几方面:
  (1)对北斗事后精密钟差产品进行预处理,包括相位数据与频率数据之间的转换、采用阈值法进行相位跳变探测、运用基于中位数的抗差估计进行粗差探测、对缺失数据进行填补,最终得到完整的、无粗差的精密钟差序列。
  (2)对预处理后的BDS精密钟差进行性能评估,如频率准确度、频率漂移率、稳定性分析等。结果表明,同一轨道类型卫星,其卫星钟性能基本一致。选取BDS星座不同轨道类型的三颗卫星进行噪声类型判定,计算结果显示卫星钟主要受到调频白噪声、调频闪变噪声、调频随机游走噪声的影响;对卫星钟提供的精密钟差数据进行周期项分析,分析结果表明,不同轨道类型卫星钟主周期项存在显著差异。
  (3)采用二次多项式预报模型、周期项改正模型、灰色模型GM(1,1)、ARIMA模型对精密钟差数据进行预报,由此对比不同模型预报精度,实验得出ARIMA模型整体预报效果最好;运用ARIMA模型对所有在轨健康卫星钟进行钟差预报,对比不同轨道类型的卫星钟差预报精度;提出一种顾及随机特性的周期项改正模型与广义神经网络模型相结合的改进方法进行钟差预报,最终预报结果较单一周期项改正模型,精度有了显著提高。
  (4)用顾及随机误差的改进方法对德国地学中心提供的超快速星历中的钟差观测部分进行实时预报,由此验证模型的可靠性。预报结果相比超快速星历自身提供的预报部分,精度有所提高,为提供满足实时精密单点定位的卫星钟差数据提供想法及思路。
[硕士论文] 徐跃
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:高精度GNSS导航服务中关键技术是确定载波相位的整周模糊度,但因受观测环境影响卫星会发生失锁,卫星失锁后要重新初始化,这在一定层面上限制了定位的连续性和实时性。GNSS单历元解算方法可以通过构造先验条件来约束固定整周模糊度并且可忽略周跳的影响,因此研究GNSS单历元算法具有重要意义。
  针对单历元模糊度固定本文主要进行了以下几方面的研究:
  (1)适用于变形监测的单历元模糊度固定算法。根据测站间的相关性,利用首期观测值解算初始双差模糊,而接收机钟差和一些其它未知量作为参数,进而能够直接提取出变形信息。通过长时间观测计算将变形信息取平均值,短基线误差在N和E方向为1mm左右,在U方向为4mm左右,随着基线的增长解算结果的误差逐渐增大,故此方法仅适用于短基线变形监测。
  (2)短基线单历元模糊度固定。针对短基线单历元解算考虑到GEO卫星模糊度较难固定问题,本文采用的思路是:首先固定宽巷模糊度,在宽巷模糊度固定的基础上约束固定出IGSO和MEO卫星的模糊度;然后再用IGSO和MEO卫星模糊度约束固定出GEO卫星模糊度,而固定宽巷模糊度时法方程的病态性则通过基于奇异值分解的正则化法来解决。采用长度分别为4.4m和2.32km的两组基线进行算法验证,结果表明:BDS系统、GPS系统和BDS/GPS组合系统单历元宽巷模糊度固定成功率均为100%,原始载波模糊度成功率90%以上,北斗卫星模糊度固定成功率较常规方法有所改善,并且在N、E、U方向定位精度达到了厘米至毫米级。
  (3)中长基线单历元模糊度固定。针对中长基线单历元模糊度固定提出两次使用正则化法来改善单历元观测方程的病态性,而正则化矩阵的构造是将双差观测方程的系数矩阵进行奇异值分解求得。采用长度分别为56.225km和170.176km的两组GPS/BDS数据验证,结果表明:对一次正则化法后固定的宽巷模糊度两条基线固定成功率均达到100%,而宽巷模糊度回代求得原始载波模糊度成功率极低。故在宽巷模糊度成功固定的基础上结合无电离层组合再次使用正则化法,对56.225km基线而言,两次正则化后在N、E方向定位精度达到mm级,在U方向为cm级;对170.176km基线,两次正则化后在N、E、U方向定位精度达到cm级。
[硕士论文] 陈伟雄
仪器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:惯性/星光导航系统使用惯性系统作为主要导航方式,通过星敏感器测量恒星位置信息校正陀螺漂移误差,在末修段利用星敏感器对导航恒星进行观测,根据测得的数据校正惯性坐标基准,减小初始位置坐标系相对于发射惯性坐标系的偏差。星敏感器作为惯性/星光导航系统进行星光观测的敏感器件,安装于惯性系统的内部,用于测量恒星在星敏感器CCD靶面坐标系中的矢量,从而解算出自身在惯性坐标系下的三维坐标,并对惯性姿态进行校准,实现对惯性系统制导精度的修正。因此,星敏感器在惯性系统台体上的安装误差测试准确性对星光的测量效果以及惯性系统制导精度具有十分重要的意义。
  惯性/星光导航系统建立的惯性坐标系是以台体中的标准六面体为坐标基准,所以星敏感器的安装误差是相对于惯性系统台体的标准六面体而言的。以往在星敏感器安装误差测量方法上主要存在引入误差源多、测试误差大、手工操作、计算繁琐、测试效率低等缺陷,不能满足测试精度和效率都高的需求。针对于此,本论文研究一种在零部件装配阶段的星敏感器安装误差自动化测试方法。该方法首先确立星敏感器安装误差的坐标定义,给出光学测量原理,并建立方位、俯仰角的误差测量模型。利用高精度的光电测角仪、光电自准直仪组合的方式,通过测量光路设计、硬件系统集成、数据采集和处理,开发一套完备的自动化精密测试系统。经过试验验证和数据分析,试验结果能达到5"内的测试稳定精度,证明了该测量方法稳定性高,结果准确可靠。目前已成功应用于实际产品测试,对惯性/星光导航系统的精密装配和测量具有很高的工程应用价值。
[硕士论文] 杜思远
仪器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:针对由惯性导航系统(INS,Inertial Navigation System)与全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)组成的组合导航系统在GNSS短时间失锁情况下,INS误差会迅速发散的问题,本文从基于微机械(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)惯性器件的车载导航相关算法进行了研究,并取得了一定效果。
  本文首先对INS原理进行了论述,推导了姿态、速度、位置更新方程及对应的误差方程,详细介绍了传感器数据融合技术与基于卡尔曼滤波(Kalman)的最优状态估计理论;然后对基于MEMS惯性器件的测量单元进行集成与测试,并根据其特点,分别提出了一种MEMS加速度计确定性误差标定方法与MEMS陀螺仪随机性误差补偿方法,在MEMS加速度计标定方案中采用了椭球拟合的思想,本质是通过几何关系与最佳椭球参数,从中获取相关标定参数;而在MEMS陀螺仪随机误差补偿方案中采用随机时间序列模型近似的思想,运用了快速傅里叶分析法(FFT)、自相关函数分析法、以及阿伦方差(Allan)分析法;接着设计了在GNSS短时间失锁情况下的车载微惯导算法,首先在静基座条件下,给出了粗对准方案,然后对导航算法存在的问题进行了有效分析,并分别提出了基于三子样等效旋转矢量更新的扩展卡尔曼滤波(EKF,Extended Kalman Filter)姿态估计算法与基于运动学辅助的导航定位估计算法,详细推导了建模过程,给出了一般性结论。
  最后,搭建了车载导航系统硬件测试平台,设计了基于转台及高精度定位定向系统的姿态及定位精度试验,试验结果表明设计的车载微惯导姿态及定位估计算法可以有效的补偿GNSS/INS组合导航系统当GNSS短时间失锁时的INS的误差,提高了自主式车载导航的精度。
[硕士论文] 张清华
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:高质量的观测数据是实现高精度导航与定位的基础。需要对数据进行质量分析以此保证监测CORS系统的性能、保证高精度的定位。但是,常用的指标不能反映实际的GNSS相位的质量。所以,提出采用高频相邻历元相位差来反映GNSS数据质量的方法。基于此,本文所做的主要工作和成果如下:
  (1)提出了利用高频逐历元相位差方法来反映GNSS数据质量的原理与方法。推导了逐历元相位差的计算公式;定义了各方向上的上界值、下界值;给出了异常值识别方法与准则。通过C#编程语言实现该算法。
  (2)研究相位数据质量的影响因素。在探究过程中,控制相同变量,分别研究星历、频率及测站纬度对相位数据质量的影响。得出利用广播星历与精密星历分析相位数据质量得到的结果相当;利用单频数据与双频数据分析相位质量结果类似;而不同纬度的测站的相位数据质量不同。
  (3)利用TEQC软件分析常用的数据质量指标,得出三个测站的L1伪距多路径效应MP1最大值为0.46,最小值为0.15;L2伪距多路径效应MP2最大值为0.60,最小值为0.15;L1载波的信噪比的SNR1最大值为48.84,最小值为43.83;L2载波的SNR2最大值为44.15,最大值为27.44;O/slips均大于670。根据数据检测的经验值,可知本次选用的站点的数据质量均满足上述要求。
  (4)利用Bernese软件分析该方法的可行性及可靠性,将通过该方法获得的结果与Bernese解算结果对比,实验表明,两个软件得到的各个方向的时间序列相关系数范围在0.6-0.7之间,说明利用该方法评估数据质量较为可靠。
[博士论文] 刘惠敏
精密仪器及机械 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:捷联式架构已成为惯性导航装置普遍采用的结构形式。随着航天飞行器飞行速度不断提升以及再入大气层超高速飞行时经历的强烈的气动噪声,捷联惯导系统面临恶劣的、随机的、宽频的以及多方向性的振动力学环境。严苛的振动力学环境使捷联惯导系统在某频段的振动量级远远超过其内部惯性器件能够保持精度的振动量级,造成捷联惯导系统性能的不稳定或电子元器件损坏,甚至导致导航功能下降或丧失。
  针对新型光纤陀螺捷联惯导系统的力学环境适应性问题,本文提出在系统研制期间引入以结构动力学分析和力学环境试验为核心的动态优化循环设计方法,该方法在系统几何模型设计完之后,系统样机制造之前,引入结构动力学建模与分析技术求解系统的结构动力学特征和动态响应特性。获得现有设计的强度、刚度、屈曲稳定性等力学参数,具体的显示结构各部分应力、应变、位移、速度、加速度等力学特性分布情况,直观的描述出系统的力学薄弱环节和结构缺陷位置。之后有目的的返回设计阶段修改几何设计方案。通过反复修改、完善和优化,使得在系统样机制造之前已得到理论上的最佳设计方案,最后通过样机制造和力学试验进行系统验证和完善。动态优化循环设计法克服了传统的“几何设计-样机制造-力学试验-修改几何设计”方式的盲目性,很大程度上避免发生“欠试验”或“过设计”现象,降低研发成本、设计进度和开发周期。本文以光纤陀螺捷联惯导系统初步设计方案为例,系统研究采用该方法时需要解决的若干关键问题。
  从姿态解算、速度解算及位置解算三个方面推求动力环境对捷联惯导系统导航输出性能的影响。对带电工作捷联惯导系统样机进行振动试验,验证振动环境对惯性器件输出和导航输出产生的影响,给出系统输出误差及量级。指出从结构、材料、减振等方面提升系统抗振性能的必要性。
  总结归纳系统结构动力学的试验法、解析法和数值法。对工程上典型几何结构采用解析法和有限元数值法进行结构力学特性求解和比较,验证文中解析法推求计算表达式的正确性、有限元数值法在求解此类问题的准确性和适用性。根据比较结果确定本文采用其中的有限元数值法和力学试验法,用于相互配合,互相验证。
  采用CAD-CAE流程建立光纤陀螺捷联惯导系统有限元数学模型。给出建立模型和分析求解的重要步骤及设置。采用复合材料单层力学理论近似关系式求解光纤陀螺光纤环近似弹性模量、泊松比、密度等关键参量。对建立好的有限元模型从捷联惯导系统内部结构和整体结构两个方面进行模态分析,获得光纤陀螺捷联惯导系统装置初步设计模型的固有频率、模态振型等基本力学特性。
  分析具有代表性的捷联惯导系统运载体环境振动条件,如舰船工作环境、导弹工作环境等,指导系统振动量级的设定,设置合理的外力函数。给出随机振动、正弦振动响应分析方法,进行捷联惯导系统随机振动、正弦振动动态响应分析。根据捷联惯导系统具体情况选择求解算法及相应设置。
  针对捷联惯导系统初步设计方案分析中显示出来的一些不合理因素进行结构修改,并从模态特征频率的角度探索系统结构优化的方法,分别从谐响应分析和随机振动分析的角度得到改进优化后结构的动态响应和动态特性。
  以捷联惯导系统组合框架为试验对象进行结构振动试验设计,给出试验装置、试验准备、振动量级、激励方向等试验条件。进行扫频振动试验和随机振动试验并与有限元数值法求解结果比较验证本文建立有限元数学模型方法的正确性和动态响应计算结果的正确性,并找到试验与仿真计算结果的误差源。
[硕士论文] 王杰
测绘工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:随着测绘科学技术的迅速发展,测绘新装备也不断涌现,其中移动测量技术已成为测绘界的发展前沿技术之一。在移动测量系统中动态定位处于基础位置,为其他传感器的数据解算提供位置基准。全球卫星导航定位系统可提供高精度位置信息,而且定位误差与观测时间无关,但会受到外界环境的影响。惯性导航系统具备独立自主且与外界环境无关,能够独自输出导航信息的优点,但导航误差会随观测时间增长快速变大。GNSS/INS组合导航能最大程度的利用两者的长处,为移动测量提供高精度、高稳定性的位置信息。论文主要对如下几方面展开研究:
  (1)对卫星导航定位原理进行分析,推导三系统(GPS、GLONASS、BDS)的差分观测方程,然后给出四种常用的线性组合,最后对最小二乘解算与不同的随机模型进行分析,对比不同随机模型的精度。
  (2)对单历元定位算法进行研究学习,给出完整的单历元模糊度搜索策略,该策略主体思想是先固定宽巷模糊度再约束固定基础模糊度。信噪比可以反映观测质量的高低,因此提出根据信噪比分组的模糊度搜索方式。通过实验分析该方法对模糊度搜索固定效率有提升效果,满足动态定位的要求。
  (3)对捷联式惯导基本原理展开探讨学习,对其常用的坐标系进行说明并且将其相互之间的转换关系展开推导。然后推导了在当地导航坐标系下的导航方程与算法,分析三种常用的惯性导航初始对准方法,其中包括适用于实际工程的直接对准法。
  (4)以GNSS/SINS松组合模型为研究对象,给出其状态方程与观测方程,对标准卡尔曼滤波和抗差自适应滤波的基本原理进行讨论,针对GNSS/INS松组合提出利用预测残差建立自适应因子和抗差因子,以此来调节动力学模型与观测值之间的关系,减少模型异常与观测异常对滤波精度的干扰。通过实验数据分析,相较于标准卡尔曼滤波,改进的滤波模型能够提高精度,增强稳定性。
[硕士论文] 陈佳琳
工商管理 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:作为国防现代化建设的重要空间信息基础设施,卫星导航系统的发展水平能够有力地体现一个国家的经济实力、科技实力及综合国力。新型智慧城市建设中逾80%的信息交互活动,都与时空有着密切的联系,运输调度、水文测报、应急救援、勘察设计、通信电力、生产作业、军工建设等民用、军事领域都离不开卫星导航系统的支持。目前,国内外军民定位导航作业很大比重上使用的都是美国GPS卫星导航系统,在我国民用导航及定位市场上GPS的使用率也高达95%以上。如果美国从技术角度关闭GPS信号,或降低任意区域的导航精度,将会带来众多无法估量的隐患。因此,我国必须提高北斗卫星导航系统的自主可控能力,保障国防安全,提高国家核心竞争力。实现北斗卫星导航系统的自主可控,重点在于装备研制、生产实现自主,关键材料、器件自主供应,能力建设中的核心及重要仪器、设备、软件自主供应。同时,我们有必要对北斗卫星导航系统自主可控能力发展程度进行客观表征,以发现自主可控能力发展过程中存在的不足,提出有针对性的、具体可行的对策建议,促进北斗卫星导航系统向着自主可控方向快速发展。
  本文在对国内外自主可控相关理论深入理解的基础上,剖析了北斗卫星导航系统自主可控能力的内涵及范围,提出了北斗卫星导航系统相关产业运行全过程指标,在对指标进行筛选、验证指标体系信度及效度的基础上,构建了较为客观、全面的北斗卫星导航系统自主可控能力评价体系。基于北斗卫星导航系统的典型特征,通过对目前能力评价方法的梳理、分析与比较,选择模糊层次分析法对北斗卫星导航系统的自主可控能力进行科学评价及验证,根据计算得到的不同评价指标权重结合实际提出有针对性的、具体可行的对策建议以提高北斗卫星导航系统自主可控能力,推动产业成果落地,促进产业结构优化,提高北斗卫星导航系统的军事、社会价值,支撑国家战略的有效实施。
[硕士论文] 高
测绘工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)和惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)的组合导航已成为移动测量领域用户获得高精度的空间位置、速度和姿态的重要手段。目前,采用GNSS差分定位方式与INS相结合的DGNSS/INS组合导航技术已得到广泛应用。然而,PPP技术则是无需基准站、无距离限制且仅需要单台GNSS接收机即可获取高精度位置信息的一种绝对定位方式。PPP/INS组合导航将更适合应用于大范围的移动测量工作,具有更为广阔的应用前景。本文围绕PPP/INS组合导航展开研究,实现了PPP/INS紧组合算法并采用高动态的车载实验对PPP/INS紧组合模型进行验证与性能评估。本文的主要工作如下:
  (1)对地心地固系下的捷联惯性导航算法进行深入的研究,给出了一套符号自洽的地心地固系下的导航方程,并对初始对准技术进行细致研究。
  (2)对非差PPP进行深入研究,针对PPP的几种数学模型进行了细致的对比分析,并对PPP中的误差源处理模型及参数估计方法进行详细阐述,通过编程设计实现PPP算法。采用全球分布均匀的多组IGS站观测数据和实测的车载高动态实验数据对PPP定位性能进行深入分析,结果表明:静态PPP的定位精度可达厘米级至毫米级,该组车载实验的动态PPP定位精度可达到分米级至厘米级定位精度,获得了较为理想的动态PPP测试结果。
  (3)对PPP/INS松、紧两种组合模式的差异性进行深入研究分析,并构建出了基于星间单差的PPP/INS紧组合模型,通过编程设计实现了PPP/INS紧组合算法。同样,采用实测的车载高动态实验数据对PPP/INS紧组合性能进行测试分析,结果表明:在定位精度方面,PPP/INS紧组合测试结果相对于PPP测试结果有一定提高,且更为平滑;同时,PPP/INS紧组合可获得精度较高的载体速度和姿态参数信息,可广泛满足用户需求。
[硕士论文] 付岐
控制工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:随着全球卫星导航系统的快速发展,为了提高卫星导航系统性能并合理利用有限的频带资源,越来越多样化的信号调制方式被使用。AltBOC(Alternate Binary Offset Carrier)信号作为一种BOC(Binary Offset Carrier)信号的衍生信号,不但保持了BOC信号良好的码跟踪精度和卓越的抗多径、抗噪声性能,而且其上下边带各搭载了两路正交信号成分实现四路信号在两个频点上的复用,此外还可以通过引入交调分量实现恒包络调制,目前Galileo导航系统的E5信号已经采用了AltBOC(15,10)调制方式。随着AltBOC信号的广泛应用,对AltBOC信号跟踪方法展开研究具有重要意义。信号跟踪是卫星导航接收机导航电文解调、多普勒频移获取及伪距测量的重要前提,本文以AltBOC信号为研究对象,通过对目前主流的AltBOC信号跟踪方法进行研究,设计基于扩展Kalman滤波的AltBOC信号跟踪方法,在此基础上提出基于LQG(Linear Quadratic Gaussian Regulator)控制器的AltBOC信号跟踪方法,并与受广泛认可的双环路估计跟踪方法进行性能对比。文章的研究内容如下:
  (1)论文首先研究了几种典型调制信号的结构和特性,主要包括:BPSK(Binary Phase Shift Keying)信号、BOC信号及AltBOC信号。重点从功率谱密度、自相关函数和码跟踪精度三方面对AltBOC信号进行性能分析。对采用AltBOC(15,10)调制的Galileo E5信号进行仿真。深入理解调制信号的结构是信号跟踪环路设计的基础。
  (2)对载波环和码环进行分析,并深入探究了目前主流AltBOC信号跟踪方法。首先研究了信号跟踪环路中用于载波跟踪的相位/频率锁定环技术及用于码跟踪的延迟锁定环技术。分析了AltBOC信号的BPSK-Like跟踪方法。重点研究了双环路估计跟踪方法,分析了该方法载波环、副载波环及码环的环路鉴别器,并对鉴别器性能进行探究。
  (3)通过建立系统模型设计基于扩展Kalman滤波技术(Extended Kalman Filter,EKF)的AltBOC信号跟踪方法,并在此基础上提出基于LQG控制器的AltBOC信号跟踪方法。推导建立了系统的量测模型和状态模型,对比分析了载波环辅助码环和载波环与码环相互独立的两种建模方式的优势及不足,设计了基于扩展Kalman滤波的AltBOC信号跟踪方法。在此基础上,深入分析了LQG控制器的原理,对LQ(Linear Quadratic)最优控制问题进行探究,研究了求取状态反馈矩阵方法,探讨了二次型性能指标函数中参数矩阵的设计方法,设计基于LQG控制器的AltBOC信号跟踪方法。
  (4)利用仿真数据和实际数据验证了AltBOC信号的扩展Kalman滤波跟踪方法和LQG控制器跟踪方法的可行性,并额外选择使用传统鉴别器的双环路估计法作为比较对象,对比分析三种跟踪方法的跟踪性能。为了对比分析实际环境中常见的载噪比突变场景下的跟踪性能,利用导航信号采集设备和实验车采集动态Galileo E5信号进行验证;为评估载体存在加速度场景下各跟踪方法的性能,利用MATLAB工具生成具有频率斜升场景的仿真中频E5信号进行验证。实验结果表明:实际测试的载噪比突变场景下,LQG控制器方法仍然能保持稳定跟踪,而扩展Kalman滤波方法的载波跟踪环与副载波跟踪环失锁,双环路估计跟踪方法载波环、副载波环与码环均失锁,LQG控制器方法码相位误差估计均值与方差小于扩展Kalman滤波方法一个至几个数量级;经仿真测试,在频率斜升场景下,LQG控制器方法载波相位及码相位跟踪误差估计方差小于双环路估计方法一个至几个数量级,优势较为显著。
  随着AltBOC信号及其他BOC衍生信号被各大导航系统广泛应用,本文对AltBOC信号跟踪方法的研究为其他BOC衍生信号跟踪方法研究起到一定参考意义,同时,提出的LQG控制器跟踪方法为提升信号跟踪环路的性能提供了参考。
[博士论文] 徐广辉
控制科学与工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:新型信号调制方式-二进制偏移载波(Binary Offset Carrier-BOC)及其衍生类的调制方式使不同国家或组织的卫星导航系统实现了导航频带共享,并改进了卫星导航系统的定位精度与抗干扰能力,对促进新一代卫星导航系统的广泛应用与快速发展具有重要意义。但是传统GNSS接收机直接用于BOC调制信号的捕获跟踪时,可能产生几米到几十米的同步模糊问题,且多径干扰的存在也会严重影响接收机的定位精度,因此需要针对BOC调制信号研究无模糊同步方法及多径干扰抑制技术。同时,由于卫星信号的脆弱性,GNSS接收机易于受到各种有意、无意的干扰。空时抗干扰技术由于其良好的干扰抑制性能受到广泛关注,但会使GNSS接收机产生额外的定位偏差,因此无偏差空时干扰抑制算法的研究是现阶段的研究热点。此外,随着欺骗干扰对GNSS接收机的威胁日渐突出,欺骗干扰的有效检测与抑制技术是现阶段需要解决的又一关键问题。论文针对上述问题开展BOC调制信号同步与干扰抑制技术研究,主要研究工作如下:
  针对BOC调制信号的捕获模糊问题,论文首先从传统接收机捕获原理出发,指出BOC调制信号相关函数的多峰结构是引起捕获模糊的主要原因,进而以更加一般化的多级码片波形调制信号为研究对象导出了多级码片波形信号与BOC调制信号的互相关函数表达式,通过分析互相关函数性质给出了合成相关函数边峰抑制方法的一般思路。其次,针对传统检测统计量直接应用于BOC调制信号时出现多个能量峰的问题,论文从能量检测与负能量无关这一基本原则出发,结合导出的互相关函数性质提出了一种无模糊检测统计量设计方法,并推导出对应的本地扩频调制信号波形。最后,针对提出的本地调制信号波形设计了相应的快速实现结构,用门控积分运算器代替本地扩频符号调制器简化了捕获电路结构,有利于算法的快速实现。
  为了有效解决BOC信号的跟踪模糊与多径抑制问题,论文通过分析BOC调制信号的鉴相曲线,指出消除BOC信号相关函数边峰或者重新设计无模糊鉴相曲线是解决BOC信号跟踪模糊问题的潜在方案。针对传统无模糊跟踪算法在多径抑制方面的不足,指出通过直接设计无模糊鉴相曲线可以同时达到模糊消除和多径抑制的目的。基于多径误差产生机理,论文首先设计出一种以多径抑制为目的的无模糊鉴相曲线,然后以该鉴相曲线为参考,利用最小二乘方法求出构成本地多级码片波形的最优权矢量。目标鉴相曲线被设计成两路不同本地信号与接收信号相关函数乘积的形式,消除了载波跟踪误差对该鉴相器的影响,提高了跟踪环路的稳健性。
  在BOC调制信号的空时自适应抗干扰技术研究中,针对传统空时自适应干扰抑制算法直接应用于具有裂谱特性的宽带BOC调制信号时出现的阵列输出信号功率下降及信号失真问题,提出了基于空时导向矢量重构的宽带空时自适应干扰抑制算法。提出的算法以BOC信号主瓣频率及主瓣带宽为参考设计空时滤波器通带,有效解决了期望信号能量损失与信号失真问题。针对空时滤波器引起的GNSS接收机定位偏差问题,论文以空时导向矢量重构为基础,通过设计参考空时导向矢量,提出了一种基于最小方差无失真响应准则的空时自适应干扰抑制算法,提出的算法以仅消耗一个空时抗干扰自由度为代价,使得到的空时结构等效FIR滤波器关于中心抽头共轭对称,成功解决了系统传递函数非线性引起的定位偏差问题。
  在欺骗干扰的检测与抑制方法研究中,针对传统欺骗干扰检测方法实现难度大,适用范围有限,代价高且不能进行干扰抑制的缺点,提出了基于波束空间DOA估计与信号功率估计、信号互相关峰监测的联合检测与抑制方法。该方法根据接收机所处的应用平台及实际场景合理规划期望空间,通过波束空间变换对其他空间干扰信号进行有效压制,利用波束空间DOA估计得到期望空间内信号源的方向,通过计算、比较各信号源的信噪比,并对信号源之间的互相关峰进行监测可有效判定欺骗干扰的存在,最后通过斜投影运算提取欺骗干扰并将其从波束空间数据中剔除,达到干扰抑制的目的。
[硕士论文] 李杰
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:移动互联网、大数据、云计算、物联网等技术,通过移动终端提供各类智能化应用服务,正在深刻改变大众生活的理念和方式。随着智能终端的大规模普及,进一步挖掘智能终端的定位应用潜力,涌现出智能出行、智能交通、智能健身、智能环保等一大批终端应用服务。目前,国内智能移动终端的Android用户占有率高达86%。但普通Android终端实时定位精度仅为10m。如何提升安卓终端实时定位精度,满足主流移动终端高精度位置服务要求,成为亟待解决的前沿技术问题和迫切应用需求。
  本文结合Android系统的开源架构和广域精密定位技术的高精度优势,开展了Android移动终端的单频广域精密定位算法研究和应用程序开发。以Android移动终端为应用载体,利用实时广域精密定位技术,在线获取精密轨道、钟差、电离层延迟等改正信息,实现全球范围实时单频定位优于1m的定位精度。完成了实时单频广域精密定位的理论研究、方案设计、试验分析、安卓终端应用开发等工作,大幅提升了Android移动终端定位精度。本文的主要研究内容如下:
  (1)从普及推广、成本低、集成于智能手机的单频GNSS模块定位应用需求出发,研究总结了单频GNSS实时精密定位原理、模型、算法、流程。阐述了GNSS实时精密轨道、钟差改正信息(State Space Representation,SSR)的生成产品、获取方法,解析了四系统实时精密轨道钟差的改正信息,构建了实时改正数的改正模型。
  (2)设计了一种米级便捷式单频实时高精度定位方案。该方案通过在线网络仅使用实时精密轨道、钟差改正信息和广播电离层模型,单频实时定位精度达到2m以内,定位结果稳定。相对于普通单频实时定位,定位精度提升了45.5%。该方案不需要事先下载预报产品,使用便捷,可满足2m左右的单频高精度位置服务。
  (3)设计了一种亚米级单频实时精密定位方案。该方案通过在线网络,使用实时精密轨道、钟差改正信息和格网电离层预报产品,静态单频实时定位精度达到0.5m,动态单频实时定位精度达到1m。相对于普通单频实时定位,动态定位模式精度提升了72%。该方案仅需要事先下载电离层格网预报产品,可满足亚米级单频精密位置服务。
  (4)针对安卓终端成本低、用户占有率高但精密定位服务及应用程序缺乏的现状,研发了一套面向安卓用户终端的单频GNSS实时精密定位软件。应用Android框架结构,实现了上述米级便捷式、亚米级精密单频定位服务。开发终端串口驱动,读取移动终端RTCM MSM4的BDS卫星原始观测数据。接入网络层差分信息,获取和解析实时轨道、钟差改正。采用单频相位和伪距原始观测量、广播及格网电离层模型参数,实现分米级高精度定位。
[硕士论文] 佘忠伦
测绘工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:国际GNSS服务组织(International GNSS Service,简称IGS)在2013年正式提供实时服务RTS(Real-Time Service),RTS通常以5s甚至更高的频率播发SSR(State Space Representation)改正数。在实时精密单点定位(Precise Point Positioning,简称PPP)实际应用中,高频率的数据交互无论对于服务器端还是用户端都是一个较大的通讯负担。此外,实时PPP用户难免会遇到因网络通讯以及接收机故障导致的改正数或观测值中断的情况,因而在实际应用中网络中断后的历史改正数是否可用,数据中断时长对实时PPP的影响等问题就被提了出来。同时随着中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,简称BDS)的发展和俄罗斯GLONASS(Global Navigation Satellite System)系统的恢复完善,过去由单一的GPS(Global Positioning System)导航卫星系统逐步发展为多系统并存且相互融合的全球性导航卫星系统,多系统融合已经成为导航领域研究的热点。
  针对以上问题,本文研究了数据时效性对多系统融合实时PPP影响。首先系统地对比分析了GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS和GPS在不同定位场景下PPP的性能,并对比分析了IGS提供的实时产品RTS和最终精密产品在PPP性能上的差异。其次针对实时PPP工程化应用出现的问题,本文通过设计实验方案及相应实验细致分析了服务器端和客户端数据时效性对实时PPP的性能影响。
  论文的主要工作和贡献如下:
  1)多系统融合PPP在收敛速度和收敛后的精度方面:三系统或双系统较单系统都有所提升,收敛时间提升约20%~30%,收敛后的定位精度提升约20%~40%。通过对比发现,静态或动态PPP使用IGS最终产品或实时产品对定位性能有一定影响,实验结果表明实时产品RTS可以满足实时动态PPP分米级甚至厘米级的定位需求;
  2)服务器端:SSR改正数的播发频率在30s以内实时PPP获得厘米级定位精度且收敛时间短。同时改正数的播发频率对GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS和GPS实时PPP影响无明显的差异;
  3)客户端:SSR改正数中断会对实时PPP的定位精度产生影响甚至需要重新收敛。实时PPP收敛后,SSR改正数中断120s以内对GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS和GPS定位精度基本无影响;随着中断时长增加,各系统定位精度会受不同程度的影响。改正数中断对E、N、U三个方向中E方向的定位偏差影响最大,同时单系统较多系统受SSR改正数中断的影响较大;
  4)客户端:观测值中断15min以内,GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS和GPS实时PPP不能出现定位,但数据恢复后不需重新收敛可直接定位;中断时长超过16min时,GPS+GLONASS+BDS、GPS+GLONASS和GPS实时PPP会出现不能定位,同时数据恢复后需重新收敛。
[硕士论文] 戢腾
测绘工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:考虑到国家安全和社会经济发展等因素,中国自主建设了北斗卫星导航系统,该系统独立运行,能提供全天时、全天候、高精度的定位服务。与其他卫星导航系统的不同之处是,北斗具有短报文发送功能。北斗卫星导航系统的建立对中国意义重大。北斗高精度定位主要依赖于载波相位观测值,而周跳是载波相位定位中时常会遇到的问题,它的存在大大降低了定位精度。本文首先介绍了北斗定位理论和周跳相关问题,然后研究了北斗单双频周跳探测与修复常用方法,分析方法在不同采样率下探测周跳的效果,在此基础之上,结合北斗三频数据组合的优良特性,将单双频周跳探测方法应用于北斗三频周跳探测与修复中,并对三频电离层残差法进行了改进。主要研究工作如下:
  (1)介绍了北斗导航定位系统的发展历程和重大意义、定位的基本观测量、定位的误差来源以及周跳的定义、特性、对定位精度的影响等。
  (2)研究了单、双频周跳探测方法:高次差法、多项式拟合法、电离层残差法、载波相位求差法,利用北斗卫星C01载波相位观测数据进行了不同采样率下的实验分析,总结了这些方法在探测周跳时的特点。
  (3)研究了三频载波相位组合的特性,利用三频数据形成3个线性无关的周跳系数方程,在探测出组合相位周跳的同时,也能求解出各个波段上的周跳,并研究其在低采样率下的探测效果。改进了北斗三频电离层残差法,使其在采样间隔较大时,也能有效的探测出周跳。
[硕士论文] 杨国玉
测绘工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:自从1960年Kalman等人提出卡尔曼滤波的基本原理以来,卡尔曼滤波就成了线性估值领域的重要算法。由于现实中的问题大多都是非线性的,1968年Sunahara等人对卡尔曼滤波进行了变形和扩展,使其能够解决非线性估值问题,此后被广泛应用到导航定位领域。抑制EKF滤波发散,提高EKF滤波估值精度一直以来就是导航定位领域研究的热点。
  目前抑制EKF滤波发散的方法都是针对滤波发散前处理卡尔曼增益来抑制滤波发散,对于EKF滤波发散后处理问题的研究并不多见,不能完全保证滤波迭代的全局收敛性。本文采用的EKF滤波组合模型是一个有效的解决办法。对于EKF滤波主要研究两个问题:滤波初始值设置和抑制滤波发散。对于滤波初始值设置,论文“第四章第1节组合模型EKF滤波初始值的精度分析”部分,从精度和计算效率两方面对滤波初始值设置常用方法进行了对比分析,实验证明,相比其他初始值计算方法WLS法能够更好的兼顾初始值的偏差和解算效率,因此,EKF滤波组合模型的滤波初始值选取WLS法计算;对于抑制EKF滤波发散的方法,论文第三章“3.2抑制EKF滤波发散的常用方法”部分对此有比较详细的介绍。3.3节从估值精度和解算效率的角度,对调节增益法、衰减记忆法、限定记忆法、预测误差协方差加权法、自适应法进行对比分析,综合考虑估值精度和解算效率,自适应法是几种方法中最优的。对于滤波发散后处理方式,在EKF滤波组合模型中引入新息矩阵配合WLS法来解决滤波发散后处理问题。通过新息公式判断滤波发散要比目前常用的估值分量突变方式计算量小,运算效率高。而滤波发散后运用WLS法计算滤波迭代初始值,重新迭代解算,能够更好的保证EKF滤波组合模型的全局收敛性。鉴于以上分析,本文选取WLS法、新息公式、自适应法以及L-M法建立了EKF滤波组合模型,EKF滤波组合模型选取WLS法作为EKF滤波初始值的计算方法,能够有效的减小EKF滤波初始值的计算偏差,从而大幅度提高了EKF滤波的迭代速度;在EKF滤波迭代过程中,利用L-M算法对EKF滤波预测协方差阵进行修正,有效的保障状态观测的估值误差逐渐减小,抑制了滤波的发散;EKF滤波组合模型中还设计了WLS法结合新息公式判断滤波发散,滤波发散时利用WLS法重新计算滤波初始值,恢复EKF滤波迭代,解决了滤波发散后处理问题,即使观测量短暂缺失依然能够保证EKF滤波组合模型的全局收敛性。
  通过将EKF滤波组合模型应用到北斗伪距解算中,进行北斗动静态伪距解算精度适用性分析。实验证明,EKF滤波组合模型可以大幅度提高北斗动静态伪距解算精度。在北斗伪距静态伪距解算中,EKF滤波组合模型相比EKF11标准滤波组合模型在迭代180次前估值精度和收敛速度一样,但是在迭代180次以后EKF滤波组合模型的精度有明显的提高,平均精度比EKF11标准滤波组合模型估值精度提高了60%。在北斗动态伪距解算中,EKF滤波组合模型相比标准EKF滤波的解算,动态点位平面位置坐标精度提高了22%,高程精度提高了11%。EKF滤波组合模型解算的动态点位的位置,波动幅度小,解算的位置误差更小,相邻点位间更加连续过度自然,更接近于GPS精密单点定位PPP的解算位置轨迹。
[硕士论文] 陈冰雪
信息处理与通信网络系统 广西大学 2018(学位年度)
摘要:提升单个卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的性能在兼容基础上研究才更有意义,而多个导航系统的兼容标准尚未统一,深入系统地研究兼容标准是国内外亟待解决的关键问题。传统的兼容性评估模型中,为了简化分析过程和计算复杂性,在计算时忽略了一些影响因素,并引入了多个理论假设:如忽略码长、数据速率等关键因素对接收端基带信号功率谱密度的影响,在计算“等效功率谱密度”时,用理想的连续谱包络来代替实际信号的功率谱密度;忽略多径效应和接收机高动态运动模式对“等效载噪比”的影响;假设干扰信号之间相互独立,与所需信号不相关,且与目标有用信号不相关,从统计上将多个干扰信号的联合影响等效为“白噪声”。为了进一步提高导航系统射频兼容性评估的准确性,这些因素都应该进行考虑。本文的主要研究内容如下:
  1.本文通过推导导航信号的详细功率谱的计算表达式,画出民用信号C/A码、B1码、E1B码的详细功率谱,并分析比较三者详细功率谱及功率谱包络的异同。仿真结果表明:功率谱包络和详细功率谱形状上是一致的,但是,从数值上来看,详细功率谱比功率谱包络都要大20~30dB左右。
  2.建立考虑互相关项的信号模型,推导互相关项的信号功率,仿效谱分离系数的定义,提出互谱分离系数的定义,来衡量各干扰信号间的互相关性对目标信号的干扰程度。分别用信号的详细功率谱和功率谱包络仿真分析其谱分离系数及互谱分离系数,并比较仿真结果的异同;推导在互相关项影响下的等效载噪比计算公式。利用STK及MATLAB仿真在互相关项影响下,GNSS各系统内及系统间的最大载噪比衰减值在全球的分布图。
  3.建立导航信号的多径信号模型,从GNSS接收机处理过程,分别分析接收机对多径目标信号,多径干扰信号及噪声的处理过程,推导多径信号的功率谱密度表达式,并考虑极限情况,即多径干扰信号与目标直达信号同相或者反相时的计算表达式。
  4.联合考虑互相关项和多径信号的影响,修正等效载噪比计算模型,得出更精确的等效载噪比衰减值计算公式。仿真在互相关项和多径干扰下,GNSS系统内和系统间的最大等效载噪比衰减值在全球各地的分布,并与传统计算方法的数值进行比较分析。仿真发现,对于考虑了互相关项和多径干扰后,GPS、BDS及Galileo的系统内和系统间载噪比衰减值,在同相时,目标信号的干扰数值都要比只考虑互相关项的数值要大,而反相时的数值都比只考虑互相关项时的数值小。而采用了信号的详细功率谱,并考虑了互相关项和多径效应的干扰后的等效载噪比衰减值,相比传统的数值,能更精确实际地反映系统间干扰的情况。
[博士论文] 戚连刚
信息与通信工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:随着全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的蓬勃发展,及国防和国民经济领域中诸多设备设施对其依赖性的增加,GNSS用户易受射频干扰影响的问题日益凸显。基于天线阵的抗干扰方法作为一种能够有效提高GNSS抗干扰能力的技术手段得到了广泛研究并取得大量成果。然而,电磁频谱日益拥挤,加之在“导航战”双方博弈下,新的GNSS干扰技术、策略层出不穷,GNSS所面临的将不再是简单单一类型干扰,而是多种类型干扰复合共存的电磁环境。但现有空域或空时域抗干扰技术只能在阵元数大于宽带干扰个数的前提下才能有效抑制所有干扰。
  为了在不增加天线阵阵元个数的前提下,提高卫星导航接收机抗复合干扰的能力,本文深入分析了各类干扰信号特点及复合干扰信号的空时频稀疏特性,针对现有空域或空时域方法抗干扰自由度不足的问题,挖掘干扰信号不同维度上的稀疏特性,在不同信息维度对干扰信号进行检测与抑制,探索性地研究了复合干扰环境下多维联合抗干扰新方法。重点研究内容如下:
  1.多种类型干扰信号在时频域严重交叠时,现有的抗干扰方法难以有效地实现对能量相对较弱干扰信号的检测与抑制。针对该问题,根据稀疏表示理论,在分析已知波形样式干扰信号在复合干扰中可检测性的基础上,提出一种基于波形信息稀疏分解的抗干扰方法。首先,根据已知波形样式干扰信号的先验信息构建过完备原子字典,然后将具有连续寻优空间的双链量子遗传算法(double chain quantum genetic algorithm,DCQGA)进行改进并与匹配追踪(matching pursuit,MP)的算法融合,求解接收信号在过完备原子字典上的稀疏表示,将已知波形样式干扰信号从各通道接收信号中剥离出来。该方法能够在复合干扰环境下,完成对已知波形样式干扰信号的检测与抑制,降低后续干扰抑制算法面临的干扰个数。
  2.为了提高卫星导航接收机处理复合干扰中宽带周期调频(Wide-Band Periodic Frequency Modulated,WBPFM)干扰的能力,在分析WBPFM信号广义周期特性的基础上,提出一种基于时域数据重组的空时抗干扰算法。首先,采用改进的奇异值比谱峰值周期检测方法估计出接收信号中周期调频分量的公周期,将WBPFM干扰信号分解为窄带干扰,然后,采用正交最小功率无畸变(Orthogonal Minimum Power Distortionless Response,OMPDR)准则求解空时处理器的权值,保证在消除干扰的同时,获得无失真的期望信号。该方法能够在不增加接收机阵元个数的前提下,提升卫星导航接收机抑制周期调频干扰的个数。
  3.针对时频分布稀疏的干扰,将时频分析与阵列信号处理理论相结合,提出基于空时频联合处理的抗干扰方法。首先,利用周期时频稀疏信号公周期或者基于子空间匹配的同源时频点检测方法将时频数据分类;然后,将具有相同干扰源信号的时频点进行重组,构建空时频数据矩阵,进而将传统空域或空时域处理所面临的欠定宽带干扰抑制问题转化为空时频域的适定或超定干扰抑制问题;最后采用空时频联合最小输出功率(space-time-frequency minimum output power,STF-MOP)算法,实现多干扰消除。该方法能够有效地利用复合干扰信号的时频稀疏性提高卫星导航接收机在复合干扰环境下的捕获能力。
[硕士论文] 魏洪伟
控制工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:捷联惯性导航系统是一种先进的惯性导航技术,是未来一段时间内惯性导航的发展趋势。由于捷联惯导系统的惯性传感器是与运载体直接固连的,运载体的运动会对惯性传感器的输出造成较大影响,出现不可交换误差,在姿态更新算法中将其称为圆锥误差,会对捷联惯导系统的精度产生很大影响。对此,要通过设计不同的姿态更新算法对误差进行补偿。
  本文首先介绍了捷联惯导系统的常用坐标系和基本工作原理。随后对经典姿态算法进行了研究。研究了四种经典的姿态更新算法,欧拉角法、方向余弦法、四元数法和等效旋转矢量法。并研究了捷联惯导系统系统更新解算的基本流程。对解算过程中的误差进行分析,并重点研究了四元数的四阶龙格库塔法和等效旋转矢量的四子样算法在圆锥环境下的误差,对其进行量化分析。
  在对经典算法的研究基础上,对一种新的基于旋转坐标系的姿态更新算法进行研究。运用这种新的方法,理论上可以实现在圆锥环境下无误差的姿态解算。这种方法将会引入一个相对于机体系角速度以相同旋转角速度运动的同步旋转坐标系,对这种基于旋转坐标系的姿态更新算法在锥进频率恒定和锥进频率随时间变化时的圆锥环境下无误差实现姿态更新解算的原因进行了推导。为了研究这种算法在更广泛的情况下的误差,对其在其他环境下的适用性做了分析,本文采取的是低动态环境和随机角运动环境。并在最后把基于旋转坐标系的算法与传统算法进行了仿真对比,验证了新算法可以进行无误差的姿态解算。
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