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中国民航大学学报 2009年第6期27卷 25-28页

作者：刘瑞华张鹏张磊中国民航大学电子信息工程学院天津300300 中国民航大学航空自动化学院天津300300

介绍了根据单天线GPS速度测量值测定载体伪姿态的基本算法原理,建立了卡尔曼滤波方程,改进了伪航向角的计算和卡尔曼滤波模型,并进行了算法仿真。结果表明,在载体进行中高速飞行时,单天线测姿算法具有较高的精度,基本满足常规姿态测量... 详细信息

介绍了根据单天线GPS速度测量值测定载体伪姿态的基本算法原理,建立了卡尔曼滤波方程,改进了伪航向角的计算和卡尔曼滤波模型,并进行了算法仿真。结果表明,在载体进行中高速飞行时,单天线测姿算法具有较高的精度,基本满足常规姿态测量要求。

关键词： GPS 单天线伪姿态卡尔曼滤波算法仿真

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基于单天线载波相位差分的列车姿态解算方法研究

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铁道学报 2022年第10期44卷 54-61页

作者：姜维李佳蕾王剑蔡伯根北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

轨道占用的正确识别是列车安全运行的保障,为了进一步提高列车轨道占用自主识别的准确性,将列车姿态测量引入到自主定位过程中辅助判断列车在道岔区段轨道占用状态。基于此提出一种基于全球卫星导航系统双差载波相位的单天线姿态解算方... 详细信息

轨道占用的正确识别是列车安全运行的保障,为了进一步提高列车轨道占用自主识别的准确性,将列车姿态测量引入到自主定位过程中辅助判断列车在道岔区段轨道占用状态。基于此提出一种基于全球卫星导航系统双差载波相位的单天线姿态解算方法,与双天线测姿算法相比其安装成本和难度更低,且无需考虑后期天线支架形变的问题。通过使用时间差分与星间差分相结合的双差模型,将卫星定位过程中的卫星钟差、接收机钟差、对流层误差、电离层误差以及整周模糊度消除。利用卡尔曼滤波算法求解历元间位移矢量坐标,并根据位移矢量坐标进一步求解列车的二维姿态。为了验证测姿算法的有效性,选择了两组青藏线列车真实数据进行仿真实验,结果证明单天线测姿算法偏航角误差均方根可以分别达到0.118 5°和0.160 1°。

关键词：卫星定位姿态解算时间差分载波相位卡尔曼滤波伪姿态

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单天线GPS载体姿态测试研究

单天线GPS载体姿态测试研究

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作者：蔡青春南京航空航天大学

学位级别：硕士

单天线GPS姿态确定系统研究了利用单天线GPS的输出信息来实时确定载体姿态的基本原理与实现方法。本文中的GPS载体姿态是指，关于载体飞行速度矢量轴的航迹角和伪滚转角，亦称为伪姿态。该系统具有硬件结构简单，造价低，精确度高等优... 详细信息

单天线GPS姿态确定系统研究了利用单天线GPS的输出信息来实时确定载体姿态的基本原理与实现方法。本文中的GPS载体姿态是指，关于载体飞行速度矢量轴的航迹角和伪滚转角，亦称为伪姿态。该系统具有硬件结构简单，造价低，精确度高等优点，可实现对飞行载体三维姿态的不间断监控及导航。单天线GPS姿态确定系统现阶段的研发经历了系统建模、实时软件的编写及测试、计算机仿真三个阶段。实时软件的编写及测试分为三部分：串口通信实现GPS导航信息的读取并实现速度信息的提取;利用卡而曼滤波模型对状态矢量模型进行滤波得到相应的速度、加速度信息;给出利用速度和加速度矢量解算载体伪姿态的方法。将导航结果显示到屏幕，即可让操纵者实时观测到载体当前状态;也可作为自动操控系统的输入信息。

关键词： GPS 单天线伪姿态卡而曼滤波 C/C++ 软件编程数学模型仿真

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单天线GPS姿态确定系统的研究

单天线GPS姿态确定系统的研究

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作者：王兴虎南京航空航天大学

学位级别：硕士

对于飞行器来说，姿态是导航的重要参数，过去一般都是使用惯性系统来测量载体姿态。随着GPS技术的发展，利用GPS进行载体姿态测量已成为GPS的一个重要应用，并在部分情况下可以完全或部分代替惯性导航系统。近来，提出了几种，GPS的姿... 详细信息

对于飞行器来说，姿态是导航的重要参数，过去一般都是使用惯性系统来测量载体姿态。随着GPS技术的发展，利用GPS进行载体姿态测量已成为GPS的一个重要应用，并在部分情况下可以完全或部分代替惯性导航系统。近来，提出了几种，GPS的姿态测量方法并已得到验证，这些方法大多基于多天线的使用。本文介绍了一种利用单天线GPS输出的速度信息来确定载体姿态的方法。这里的载体姿态信息包括关于载体飞行速度矢量轴的航迹角和伪滚转角，即伪姿态。采用GPS单天线测姿在原理上较新颖，在系统实现上具有硬件结构简单、安装方便、成本低等优点，是一种经济、实用的载体测姿系统。

关键词： GPS 单天线伪姿态速度加速度

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基于MEMS的IMU/GPS紧组合导航方法研究

基于MEMS的IMU/GPS紧组合导航方法研究

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作者：孙晓炜哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

MEMS-IMU惯性导航系统(INS)与全球定位系统(GPS)相组合的紧组合导航系统,不仅在可见卫星数目不足四颗时可以进行导航解算,同时又有着较低的成本和较高的性能优势,这些特点使其成为现阶段导航领域研究的热门。实现两个子系统组合的关键问... 详细信息

MEMS-IMU惯性导航系统(INS)与全球定位系统(GPS)相组合的紧组合导航系统,不仅在可见卫星数目不足四颗时可以进行导航解算,同时又有着较低的成本和较高的性能优势,这些特点使其成为现阶段导航领域研究的热门。实现两个子系统组合的关键问题,是如何处理两个子系统提供的数据信息,因此,本课题研究的数据融合技术对于提高组合导航系统的性能,实现高精度和高可靠性定位有着重要的意义。由于采用了成本较低的MEMS惯性器件,使得惯性导航系统的精度较低,将其应用于紧组合导航系统中时,姿态角误差的矫正效果不理想,使得系统不能长时间保持高精度运行,当姿态角误差积累到一定程度,会导致紧组合滤波器发散,因此对姿态角误差进行量测矫正很有必要。本文的主要内容如下:首先,对组合导航技术以及载体姿态测量技术的发展情况进行了简要总结,叙述了导航领域中常用导航坐标系的定义和联系,研究了GPS导航系统和惯性导航系统的基本工作方法,并对两个子系统常见的误差来源进行了描述和分析。研究了惯性导航系统与卫星导航系统的三种基本组合方式,以及每种方式的特点。其次,研究了卡尔曼滤波算法的滤波原理,针对本课题所研究的基于MEMS的IMU惯性与卫星紧组合导航系统的特点,建立了卡尔曼滤波模型,并对系统滤波方程进行了推导。通过仿真结果表明,紧组合系统的闭环滤波结构比开环滤波结构性能更优秀,并且在缺星条件下可以进行定位解算,精度满足要求。然后,研究了采用GPS接收机测量载体运动中姿态信息的原理,并详细推导了如何用单天线GPS接收机进行伪姿态角解算,采用卡尔曼滤波技术对解算数据进行最优估计。通过仿真验证表明,采用单天线GPS接收机进行载体姿态解算,可以提供满足要求的姿态信息。最后,在传统的惯性导航与卫星导航紧组合系统中,通过引入由单天线GPS接收机解算得到的姿态角量测信息,提出了紧组合姿态矫正算法,以使紧组合导航系统的性能得到提升,并建立模块化综合仿真实验平台。通过仿真验证表明,所设计的紧组合姿态矫正算法可以解决因姿态角误差不可观测所造成的误差积累问题,使得滤波器在长时间内稳定运行,并保证精度。

关键词：紧组合导航 MEMS GPS 单天线伪姿态卡尔曼滤波

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