张鑫[1]2014年在《卫星导航欺骗干扰信号仿真与检测关键技术研究》文中提出随着卫星导航系统在国民经济和军事领域的广泛应用,以及电子技术的飞速发展,欺骗式干扰不仅逐渐成为了卫星导航系统的重要威胁,甚至具备了产生灾难性后果的能力。可见,卫星导航欺骗干扰相关技术的研究,已经有了很大程度的必要性和紧迫性。特别是在军事领域,包括炮弹在内的各种运动载体上安装的单天线或天线阵接收终端都需要采用抗欺骗技术,才能保证载体运行时导航与制导系统输出结果的正确性。然而,正是由于欺骗干扰的危害性和终端平台的复杂性,无论是军用或民用的欺骗干扰相关技术,都难以在实际环境中进行研究和测试。因此,欺骗干扰信号仿真技术作为能够提供低成本、高精度、可配置、可重复欺骗干扰研究与测试平台的技术,在理论和工程上具有重要研究意义。在此背景下,论文针对当前欺骗干扰信号仿真和欺骗干扰检测技术中存在的问题,开展了以下四个方面的研究工作:(1)针对卫星导航欺骗干扰信号仿真时,所使用的传统宽带信号高精度延时控制方法存在时域与相关域延时测量一致性、延时控制复杂度和实现资源消耗难以兼顾的问题,提出了基于NCO相位的宽带信号高精度延时控制理论和基于Hermite插值的高采样率基带信号波形生成方法,并将两者结合得到了新的宽带导航信号延时控制方法。在0.1ns的延时控制精度要求下,所设计宽带导航信号高精度延时控制方法具有与可变分数延时(VFD)滤波器方法相同的时域与相关域延时测量一致性,与传统NCO方法同样低的延时控制复杂度,并且硬件乘法器资源消耗相比VFD滤波器方法大幅减少约91.4%;(2)针对弹载接收终端的欺骗干扰信号仿真过程中,使用传统分段多项式方法生成弹体接收导航信号的自旋多普勒频移时,存在模拟参数更新周期急剧减小,系统运算负荷显着增加的不足,提出了基于刚体微运动的弹体多普勒频移模拟生成技术。通过将微运动和微多普勒频移引入弹体接收信号的多普勒频移建模,并以微多普勒频移自身特性参数作为模拟生成参数,有效解决了模拟生成自旋多普勒频移时模拟参数更新周期过小的问题。对100Hz自旋弹体自旋多普勒频移模拟生成的仿真分析结果表明,所提方法可在模拟参数更新周期为100ms时满足误差要求,远优于传统分段多项式方法要求的小于1ms模拟参数更新周期;(3)针对目前基于天线阵的欺骗干扰检测技术缺乏对阵元阵型要求、检测算法、检测性能的详细分析等问题,采用代数方法证明了利用阵元间载波相位差无模糊表示信号到达角的阵元阵型要求,提出了基于载波相位双差高斯二次型的天线阵欺骗干扰检测技术,以及由最小检测门限和检测盲区限制的检测性能分析方法。对正叁角叁元阵检测性能的数值分析表明,在载波相位测量精度为0.01周,阵元基线长度为一倍波长,虚警率为0.01时,对任意到达角入射的信号,其欺骗干扰检测概率小于0.99的检测盲区占整个到达角区域的面积不超过6.7%,可在绝大部分情况下获得良好的检测性能;(4)针对当前基于天线运动或天线阵的欺骗干扰检测技术硬件及算法实现复杂度高的问题,提出了基于载波相位双差广义似然比的旋转天线欺骗干扰检测技术,可直接利用旋转单/双天线接收终端输出的载波相位测量值进行欺骗干扰检测。在相同的信号入射来向下,以检测盲区大小比较天线阵方法与所提旋转天线方法的检测性能。分析结果表明,在0.25Hz旋转频率,0.5倍波长旋转半径,20秒单次检测时间下,旋转单天线方法的欺骗干扰检测性能已经优于一倍波长基线长度的正叁角叁元阵,而旋转双天线在仅1秒的单次检测时间下最高可相比以上叁元阵减小74.6%的检测盲区。最后,对论文的研究成果及其工程应用情况进行了总结,并对下一步将要开展的工作进行了展望。论文研究成果已应用于我国自主卫星导航系统的仿真测试系统核心设备与高端接收机的研制等相关项目中。
张磊[2]2016年在《地月系平动点导航卫星星座设计与导航性能分析》文中指出人类航天活动的不断拓展对卫星导航技术提出了更高的要求。虽然目前的卫星导航系统能够很好实现对近地空间目标的实时、高精度、全方位导航,但随着卫星导航的用户对象逐渐开始由近地转向深空,同时对导航卫星自主管理与运行的需求日益增加,现有卫星导航系统在导航能力与自主运行水平上的不足暴露的愈加明显。为此,发展新型的既能满足深空探测任务导航需求,同时又具有较强自主运行能力的卫星导航系统就成为目前一个较为迫切的研究课题。本论文即是在上述背景下开展的地月系平动点卫星导航系统技术研究。地月系平动点卫星导航系统是由地月系平动点太空导航站组成的新型卫星导航系统。一方面,该系统可以解决现有卫星导航系统无法支持深空导航的薄弱环节,另一方面,由于平动点导航卫星充分利用了所在轨道位置引力非对称的动力学特性,因此,导航星座的长期自主运行能力也将获得显着提升。本论文对地月系平动点卫星导航系统的星座设计问题开展了系统性研究。首先,从导航卫星覆盖性能出发,给出了星座构型设计的具体方法,通过对地月系共线平动点和叁角平动点附近轨道的全面分析与筛选,最终得到了叁类能够满足地月空间全覆盖性能要求的候选星座,分别是地月系L1,2双星星座、地月系L2,4,5叁星星座和地月系L1,2,4,5四星星座。在此基础上,对地月系平动点卫星导航系统的自主运行能力进行了分析和证明。通过对平动点轨道运动加速度函数非对称度和定轨条件方程中B矩阵是否亏秩这两个方面的讨论,阐明了平动点卫星星座基于星间测距资料自主定轨方案的可行性。对得到的候选星座构型进行自主定轨仿真,结果表明四颗平动点导航卫星运行180天均能够达到米级的自主定轨精度。之后,本论文又以具体的月球、火星探测任务为参考,对平动点卫星导航系统在深空探测任务不同运行阶段的导航性能进行了仿真验证。结果表明,对于地月空间导航,地月系L1,2,4,5四星星座中L1点导航卫星的轨道类型对系统导航性能有较显着的影响,当L1点导航卫星位于Halo轨道或垂直Lyapunov轨道时,系统的导航性能总是更好,地月转移段和月球环绕段的导航精度均在20 m左右。对于火星探测导航,星座构型变化对系统导航性能的影响不再显着,地月系L1,2,4,5四星星座在地火转移段和火星环绕段分别可以达到优于3 km和优于100 m的导航精度。此外,针对平动点卫星导航系统的最简星座构型,本论文又根据星间链路连通性约束和地月空间导航性能对地月系L1,2双星星座的轨道几何参数进行了分析和优化,最终找到了多组可以满足转移段和环绕段导航性能最优的候选星座。最后,在地月系实际力模型下,本论文对平动点卫星导航系统的各项性能指标进行了数值仿真检验,仿真结果验证了基于圆型限制性叁体问题模型的平动点导航星座设计方案的可行性,各项技术指标均能够达到地月系平动点卫星导航系统的设计要求。本论文给出的地月系平动点卫星导航系统设计方案能够为未来导航系统的发展提供有价值的参考。
吴舜晓[3]2015年在《卫星导航阵列信号处理关键技术研究》文中研究指明随着卫星导航系统应用的日益广泛和深入,其抗干扰能力不足的缺陷变得愈发突出。运用天线阵列处理技术,可有效克服卫星导航系统易受干扰的脆弱性。近年来卫星导航天线阵技术得到了广泛研究,但这些研究大都是对雷达、通信领域现有阵列处理技术的直接推广,难以很好地适应卫星导航接收机的高性能与低成本需求。对此,论文针对卫星导航接收机的特点,从联合空时处理与盲波束形成两个方面展开了研究,主要内容如下:(1)等效载噪比最大化是空时抗干扰波束形成的理论最优准则,但因难以获取所需的先验信息而无法在实际中得到应用。为了以实用准则有效地逼近载噪比最大化准则,论文提出了基于干扰抑制与信号损耗的多目标规划空时抗干扰算法。该算法将两个优化目标均用凸函数表示,引入目标加因子调控各目标的优化程度,并设计了最优目标加权因子的迭代搜索方法。理论分析与数值仿真结果表明,该算法是一种对最大载噪比准则的高效简化实现,且能适应具有与信号方向相同的窄带干扰等复杂场景。(2)采样协方差矩阵求逆是空时抗干扰算法的基本运算单元,但由于其运算量随时域抽头个数急剧增长,直接限制了空时抗干扰技术在卫星导航接收机中的应用。针对该问题,论文提出了基于块Toeplitz矩阵快速求逆的空时抗干扰方法。通过采用新的协方差矩阵近似计算方法,使得该矩阵同时为块Toeplitz矩阵与Hermite矩阵,并运用块Toeplitz矩阵的快速求逆算法,将时域抽头个数为K的计算复杂度从O[K3]降至O[K2]。理论分析和仿真结果表明,在阵元数为4、时域抽头为15的典型情况下,该算法相比现有矩阵求逆方法,抗干扰性能损耗小于1d B,但计算量可降低约2/3。(3)在盲波束形成技术中,根据各阵元间的载波相位差可方便估计卫星来波方向。为了提高阵元间载波相位差估计的准确度,论文提出了一种基于动态分解的阵列信号联合跟踪算法。该算法利用各阵元间信号动态的强相关性,将其分解为平均动态和残留动态。在对平均动态采用锁频环联合跟踪以提高跟踪灵敏度,使用高精度环路跟踪各阵元信号的微小残留动态,从而提高阵元间载波相位差的估计精度。理论分析结果表明,该算法相比各阵元独立跟踪算法,来波方向的估计精度可提高3倍。(4)提高单路信号的跟踪灵敏度受电文调制的影响,现有方法普遍采用遍历电文组合的处理方式,计算量以指数规律增长。针对此问题,提出了复杂度可控的电文组合近似遍历算法,并将其应用到高性能鉴频器设计中。该算法运用动态规划思想,在相关向量的累加过程中利用对相关向量辐角的量化近似提前排除大量电文组合分支,使算法的计算量降低到与电文比特数成线性关系。将该算法应用于电文速率为500bps信号的频率锁定环路中,可以较低的计算量将跟踪灵敏度提高7d B。(5)天线阵联合跟踪中对应公共动态的虚拟平均阵元因采用联合跟踪具有高的灵敏度,而各阵元的差异动态虽然较小,但采用传统独立环路很难与联合跟踪环路在相同的低载噪比上工作。将低载噪比的电文估计算法应用于天线阵联合载波相位跟踪的差分动态跟踪中,可有效解决传统跟踪理论中动态与灵敏度的矛盾。提出了一种采用锁频环跟踪共同动态和基于电文快速估计的高灵敏度锁相环跟踪差分动态的混合跟踪结构,兼顾了适应动态和与波达方向估计相关的载波相位测量。数值仿真结果表明,对于4阵元的典型情况,可实现低至25d BHz的联合跟踪和波达方向估计。最后,对论文的研究成果及其工程应用情况进行了总结。论文的部分研究成果已运用于多型北斗弹载与机载抗干扰接收机的工程研制中。
刘晓伟[4]2013年在《基于北斗的远程作战车辆监控系统研究》文中研究表明上个世纪末和本世纪初,美军发动的几场高科技局部战争表明,卫星导航系统在军事上的应用,可以极大地提高现代化武器的效率和部队的指挥能力,已经成为现代战争的重要支撑系统。GPS的使用政策是保障美国军用,限制民用。尽管在取消SA政策后,民用定位精度提高到了10米左右,但在一些对精度要求较高的场合,还需对信号进一步处理,以符合精度要求；同时也表明美军具有了对某一特定地区的GPS信号进行干扰,以阻止敌方使用GPS,并保证美军使用GPS的能力。因此发展我国自己的卫星导航事业具有十分重要的意义。北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,该系统可以为其用户提供高精度的定位导航和授时服务,同时具有短报文通信功能。武器装备的信息化既是军事变革的基本内容,也是部队信息化建设目标的关键所在。信息化部队是我军的发展趋势和方向。我军也正在处于向信息化部队转型的过程当中。目前,我军整体的信息化水平还不高,信息化改革还有待深入。本文在分析国内外卫星导航系统的发展及应用情况的基础上,结合目前我国军事活动的一些特点,深入分析和总结出了基于北斗的作战车辆远程监控系统的功能需求,设计了监控系统的总体框架,并对其中车载终端装置和监控中心端进行了详细设计和相关软件功能实现。车载终端装置采用ATMEL公司的Atmega128微处理器为核心进行设计,通过串口连接北斗终端定位及信息收发模块,实现对北斗定位信号接收和同监控中心之间的短消息通信功能；通过操作液晶屏和片内EEPROM存储器,实现信息的显示和存取。监控中心端软件采用Visual C++程序设计软件进行设计,应用MSComm串口操作控件和GIS控件技术,实现了与车载终端的通信、实时监控功能；并基于MFC,对监控软件界面进行了设计。
殷勤[5]2012年在《智能车辆组合导航中数据融合算法》文中认为智能车辆技术日渐受到各个发达国家的重视，并且逐渐成为了研究热点。我国也已经将智能车辆技术列入国家优先发展的高新技术。本文以智能车辆研究为背景，将智能车辆组合导航与相关数据融合算法作为研究重点。本文通过对组合导航相关基础知识的深入研究，选取由了北斗卫星导航传感器和惯性导航传感器组成的组合导航系统。，详细介绍了系统构成机理的组成与INSBD/BDINS组合导航系统卡尔曼滤波模型，并仿真验证组合导航提高了了导航精度。研究的核心为INS/BD该组合导航系统的数据融合算法，在组合导航标准卡尔曼滤波的应用中会遇到两个突出的问题，一个是系统模型的非线性问题；另一个是噪声模型不确定的问题。这两个问题都会影响滤波精度，甚至造成滤波发散，本文将这两个问题作为研究的重点。本文利用无迹卡尔曼滤波（UKF）是一种处理组合导航系统模型非线性问题的方法。算法利用UT变换的方法用一组采样点来逼近状态矢量X k1，将这些采样点直接代入非线性方程估计状态矢量，通过加权处理得到系统的状态估计和与滤波更新。本文的创新在于对UKF在新算法中加入区间平滑技术，提出区间平滑UKF算法，。在原有卡尔曼滤波过程基础上对设定区间内状态估计进行平滑处理，校正滤波运算数据，进一步提高非线性系统的导航精度。并且进行仿真实验，通过仿真实验验证了新算法很好较好的地解决了系统非线性问题，并且利用区间平滑技术得到精度更高的状态估计，提高导航精度，并且而且具有更好的鲁棒性。本文利用本文采用自适应卡尔曼滤波解决噪声模型不确定问题。对将传统的Sage-Husa自适应滤波进行了改进，加入自适应判定条件，利用新息方差与理论方差进行对比，当新息方差超过判决门限时满足判定条件，才进行自适应修正，更新量测噪声的统计特性，这样减少了算法计算量。在改进算法中引入抗差理论，去除粗差对滤波的干扰，提高系统的稳定性。进行仿真验证分析得出，改进算法在噪声模型不确定时情况下提高了状态估计的精度，并且减少了计算量，有更好的实时性。新算法中加入了抗粗差干扰过程，抑制了系统中存在的粗差干扰，进一步提高了估计精度。综上，在智能车辆上应用组合导航技术能有效的地提高导航精度，增强系统的鲁棒性。本文提出了区间平滑UKF算法，有效地解决了系统非线性问题。对Sage-Husa自适应滤波算法进行改进创新，提出了自适应抗差卡尔曼滤波算法解决噪声模型不确定问题。，有效的地提高了状态估计的精度，提高增加了组合导航系统的可靠性。
侯洪涛[6]2015年在《面向全球导航卫星系统的多层可用性分析方法研究》文中指出全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)作为人类社会的重大时空基础设施,有如人脑的导航功能一样,影响着人类活动的方方面面。随着各类导航应用的精度、时间和使用环境要求越来越高,高可用性已经成为GNSS设计和建设时关注的重要指标之一,同时全球四大GNSS的逐步建成,导航可用性分析已经成为各大系统相互兼容定位避免风险的关键手段。开展面向GNSS全系统可用性分析研究,一方面能够评价现有GNSS满足导航用户需求的能力,促进其改进和优化,另一方面能够牵引在建GNSS的总体设计和约束各分系统的工程建设。论文围绕如何基于导航系统底层部件可靠性进行GNSS全系统可用性分析问题开展了深入研究,系统的提出了面向GNSS全系统可用性概念体系,突破了一些关键分析技术,比较好的解决了GNSS全系统可用性多层映射分析的相关理论、方法和技术问题。论文的主要工作及创新成果如下:(1)面向GNSS全系统可用性分析,提出了一种基于误差传递过程的可用性多层映射分析方法框架。通过分析底层部件可靠性向顶层服务可用性映射分析的困难,研究了GNSS系统基本工作过程,提出了面向GNSS信息信号工作过程的导航可用性层次概念体系,首次把GNSS可用性分为系统可用性、链路可用性和服务可用性叁大类自底向上、依次递进的层次关系,系统、全面的描述了GNSS的各类可用性指标。基于此概念体系和GNSS用户等效距离误差(User Equivalent Range Error,UERE)在信息信号工作过程中的影响传递,提出了面向GNSS的可用性多层映射分析方法框架。本框架把导航可用性分为导航系统资源层、链路功能层和用户服务层叁层,给出了各层可用性之间的映射影响关系模型,并通过定义各层可用性分析模型,构建了底层部件可靠性和大系统服务可用性之间的一体化影响关系。(2)针对GNSS单星可用性分析,建立了基于连续时间Markov链(Continuous-Time Markov Chain,CTMC)和半马尔科夫过程(Semi-Markov Process,SMP)的单星可用性分析模型。针对导航卫星中关键载荷寿命周期和维修时间服从指数分布的部件对单星导航任务功能的可用性分析,基于CTMC建模的相关假设,研究了导航卫星CTMC瞬时可用性分析的过程,建立了基于CTMC的导航卫星可用性的通用分析模型,并用单部件卫星的可用性计算方法进行了验证。针对不严格服从指数分布的载荷的可用性分析,研究建立了基于SMP的导航卫星降阶分析模型,不是一般性的给出了基于SMP的导航卫星可用性求解方法。同时,利用单星可用性的通用分析模型,构建了标准化的卫星属性权重指标,建立了面向能力测度的导航星座可用性分析模型。(3)为了建立系统可用性和服务可用性之间的关系,提出了一种面向数据龄期(Age of Data,AOD)影响的导航链路可用性映射技术方法。基于导航系统的求解原理和导航系统故障影响因素分析,研究了UERE的主要影响因素。从导航地面网络的角度,建立了包含导航信息完整性、准确性、时效性的导航信息可用性关键指标计算模型,据此提出了基于AOD的导航信息可用性计算模型,量化了信息可用性和AOD之间的映射关系。从信号覆盖性和健康性指标研究了导航信号可用性,建立了AOD与用户测距误差(User Range Error,URE)之间的线性影响关系模型,从而建立了基于AOD的UERE误差预测模型,并用GALILEO数据验证了此模型的合理性。(4)针对顶层服务可用性,建立了基于导航加权精度(Weighted Dilution of Precision,WDOP)求解的服务可用性分析模型。在分析均匀星座导航精度衰减因子DOP求解算法的基础上,研究了面向区域增强星座的加权DOP算法。针对精度仿真分析的时空有效性,研究得出了区域格网精度在[5o,9o]范围、时间分辨率在60秒的取舍原则,建立了面向区域增强星座的WDOP精度可用性计算模型。在详细研究导航系统完好性指标及其影响故障模式的基础上,分析了面向多GNSS系统的RAIM完好性算法,给出了区域加权多GNSS系统中的多颗故障星故障判断和识别的算法过程,建立了基于RAIM的多GNSS系统的完好性可用性分析模型。最后详细研究了包含精度连续性和完好性连续性的GNSS连续性的计算模型,并建立了基于WDOP的区域增强星座的连续性可用性分析模型。(5)在上述方法框架和可用性分析模型的基础上,基于仿真模型可移植性规范(Simulation Model Portability Standard 2.0,SMP2.0),建立了仿真分析模型框架,开发了面向可用性分析的导航领域模型体系,设计和实现了GNSS系统可用性分析仿真原型系统。最后以某区域增强导航星座的卫星备份策略分析为例,应用所提可用性分析模型以及此原型系统进行了仿真,给出了基于可用性分析的初步备份策略,验证了方法的可行性。
王文瑜[7]2008年在《基于北斗卫星的授时系统研制》文中研究表明“北斗一号”是我国第一代自主的卫星导航系统,可为分布在我国及周边地区的用户提供定位、短消息通信及定时服务。本文通过对“北斗一号”卫星导航定位系统的深入分析,结合当前国内时统领域的时间同步状况,提出了北斗卫星单向授时接收机设计方案和基于北斗+GPS的双系统互为备份的授时产品解决方案。文章通过对时间标准、时间同步技术、GPS系统原理、GPS卫星接收机设计原理和北斗导航卫星系统原理的介绍,给出了基于北斗导航卫星的以太网络、通信系统和电力系统的授时设备设计方案、北斗卫星信号接收天线和北斗卫星接收机的可行性设计方案。本文所给出的北斗授时型接收机设计方案采用了单向定时模式,单向定时属于被动方式,不占用系统容量,解决了北斗系统的用户数量的限制。作者在进行北斗卫星接收天线设计时,充分考虑了“北斗一号”工作频点为公用频段,干扰较多等特点,在进行大量的抗干扰试验和现场实践的基础上,给出了具有指导意义的天线架设方法。作者在深入研究北斗导航系统工作机制的前提下,进行深入市场调研,并给出了北斗授时型接收机模块化设计方案,提供基本的、必需的信号输出。在该方案中作者即充分了的考虑了后续授时产品开发的便利性,也可作为OEM板提供给设备厂商进行系统集成开发。作者在授时接收机设计中,承担了射频模块的设计、硬件平台设计和用户接口模块的应用程序设计。作者在基于北斗卫星的授时系统的研制过程中,同时考虑了北斗系统的可靠性和GPS系统的稳定性,提出了北斗+GPS双系统冗余备份的设计思路。作者在设计北斗+GPS卫星授时系统方案中,同样采用了模块化设计方案,核心部分采用相同的设计方案,将接口部分独立出来,以适应不同领域对输出接口需求的不同,加快产品开发周期。同时,本设计可配置不同等级的晶体钟或原子钟来满足不同的授时精度要求,使产品达到最高的性价比。作者在上述设计思路指导下,参与攻克了北斗+GPS双系统融合与无损切换技术、高精度时间维护技术、高精度网络授时处理技术和高精度时频标合成技术;承担并完成了北斗/GPS网络时间服务器协议解析、合成及液晶显示驱动设计;承担并完成了北斗/GPS网络时间服务器、北斗/GPS双系统电力同步时钟和北斗/GPS双系统CDMA基站时钟的系统设计方案研究和硬件平台设计实现。通过了科技成果鉴定,北斗/GPS网络时间服务器获得河南省科学技术进步一等奖。本课题所提出的北斗+GPS双系统卫星授时产品的成功研制,必将大大加快北斗导航系统有授时领域的民用化,增强时间同步领域的安全性、可靠性。
贾杰峰[8]2014年在《多模伪卫星自组织网络时间同步技术研究与实现》文中研究指明目前全球主要有GPS、GLONASS、Galileo、北斗等四大全球卫星导航系统。由于卫星导航系统自身具有的特点，当信号受到遮挡时不能完成定位功能。伪卫星概念的提出为解决这一问题找到了途径。伪卫星导航系统的关键技术包括伪卫星信号设计技术、伪卫星时间同步技术、伪卫星网络布局与管理控制技术等。本文以多模伪卫星导航系统中时间同步技术为核心研究内容，分析了实现多模伪卫星自组织网络时间同步的关键技术。在梳理时间同步技术相关原理的基础上，完成了系统设计，进行了相关的试验，验证了多模伪卫星自组织网络时间同步子系统功能。该系统接收北斗或GPS卫星导航电文并解算出高精度的时间信号，据此时间信息对本地铷原子钟输出信号进行同步校正，实现伪卫星与卫星导航系统之间的时间同步，而伪卫星间的时间同步通过光纤技术实现。本论文的主要工作有：第一，研究了卫星导航系统时间同步的基本理论方法，分析了各种时间同步方法的特点，对国内外研究现状进行了梳理。第二，介绍了伪卫星系统，分析了各种伪卫星时间同步技术的同步精度，对多模伪卫星自组织网络时间同步子系统进行了详细的分析，给出了系统总体设计方案。同时，对方案中的关键技术进行了分析，提出了解决途径。第叁，对多模伪卫星自组织网络时间同步子系统中核心模块进行了详细设计，对方案中所使用的关键芯片进行了介绍，给出了实际应用电路，阐明了程序设计方法及工作流程。第四，完成了多模伪卫星自组织网络时间同步子系统的集成测试、试验验证、数据处理与分析、试验结果归纳整理等工作，并结合当前的研究工作与试验成果提出了后续工作的研究方向。多模伪卫星自组织网络时间同步系统中的创新点体现在：第一，时间同步系统兼容GPS和北斗卫星导航系统。第二，实现了主伪卫星和从伪卫星间的自动切换。试验结果表明：多模伪卫星自组织网络时间同步系统实现了星地时间同步功能，北斗导航系统的时间同步精度优于38ns,与GPS导航系统的时间同步精度优于32ns；伪卫星间的时间同步精度优于0.2ns，系统具备了自组网功能，支撑了伪卫星自组织网络工程的实施，具有较好的工程应用价值。
张斌浩[9]2018年在《基于GNSS的地基增强系统完好性算法与应用研究》文中研究表明在GBAS出现之前,飞机在飞行和进近着陆过程中,主要使用传统的惯性导航系统和仪表着陆系统,但是两者均存在一定的弊端。在机场吞吐量要求越来越大的今天,传统的方式由于技术和环境的限制,越来越不能满足目前的要求。同时随着中国北斗卫星导航系统全球组网进程的推进,基于GNSS组合导航的GBAS成为当前研究的热点。在航空应用中,GBAS能够显着提高飞机的飞行效率和飞行安全。地基增强系统是由国际民航组织根据未来导航性能的进一步要求提出的新一代进近着陆系统。近年来,国内外都在大力推进GBAS的研发和可用性验证实验,旨在未来能够替代传统的仪表着陆系统(ILS)成为飞机着陆的主要引导方式。为了提高系统的定位精度和故障监测性能,本文主要对精度、完好性、连续性和可用性等性能指标进行研究,并利用实验数据进行仿真分析。本文进行了基于准RTK的GBAS机载定位精度、多系统组合导航GBAS增强技术、基于伪卫星辅助的GBAS完好性增强技术等相关研究。重点对GBAS定位精度、多参考一致性监测、保护级水平进行分析。结果表明:准RTK技术能够减小误差;与单系统相比,多系统组合导航GBAS增强技术与地基伪卫星增强技术能够显着提高系统的定位精度、完好性、连续性和可用性性能。使得系统能够满足机场CAT II/III类精密进近着陆的安全等级要求通过研究基于GNSS的地基增强系统算法及其应用,解决了传统定位方式定位精度不高,无法实施有效故障监测等问题,使民航飞机可以实现全天候、全球性、实时连续的精密进近导航和完好性服务。
王慧哲[10]2017年在《基于多信息融合的无人机全源导航关键技术研究》文中提出我国的国防事业飞速发展,对无人机的要求也越来越高,为了提高无人机的导航定位精度,各研究机构对此进行了更为深入的探讨和研究。由于卫星导航易受到环境干扰而影响导航定位性能,“全源导航技术”也随之出现。本文以无人机为背景,对基于多源信息融合的全源导航技术进行了分析和研究,分别从全源导航方案、传感器选择机制、多源信息融合算法以及故障检测几个方面进行了研究。论文首先针对无人机全源导航系统,对全源导航总体方案的设计思路进行了梳理,对其关键技术进行了分析,随后设计了无人机全源导航系统方案。同时,基于导航传感器的排序规则,对传感器子集的选择方案进行了设计,并对传感器子集选择机制进行了研究与分析,以高空无人侦察机为例,构建飞行环境及场景,并对传感器选择方案进行了实例分析,为后续多源信息融合算法及故障检测研究奠定了基础。为了处理数据信息不同步的问题,适应各导航传感器不可用的情况,并且满足环境和任务需求不断变化的要求,论文研究了基于因子图的多源信息融合算法,通过因子图的开放式架构来表征导航传感器的状态更新及量测更新过程,完成对不同步数据信息的融合。通过仿真,对基于因子图的多源信息融合算法及联邦滤波算法进行了比较,并以高空无人侦察机飞行环境及场景为例,对多源信息融合算法进行了验证分析。为了解决导航传感器出现故障并因为故障信息而影响定位导航精度的问题,论文研究了故障检测算法来检测导航系统中出现的硬故障和软故障。残差X~2检测算法对系统中的硬故障可以进行有效检测,而不能对系统中的软故障进行有效检测,因此,通过改进的m步滑动残差X~2检测算法,对导航系统中出现的软故障进行检测及隔离,以避免故障对系统带来影响。同时,对隔离故障后的系统进行工作模式重组,以优化系统性能。最后,论文基于MATLAB软件,搭建了高空无人侦察机全源导航系统软件仿真平台,分别对传感器子集选择、基于因子图的多源信息融合算法及m步滑动残差X~2检测算法进行了仿真及实现,直观的体现了各个算法的优势。
参考文献：
[1]. 卫星导航欺骗干扰信号仿真与检测关键技术研究[D]. 张鑫. 国防科学技术大学. 2014
[2]. 地月系平动点导航卫星星座设计与导航性能分析[D]. 张磊. 南京大学. 2016
[3]. 卫星导航阵列信号处理关键技术研究[D]. 吴舜晓. 国防科学技术大学. 2015
[4]. 基于北斗的远程作战车辆监控系统研究[D]. 刘晓伟. 武汉理工大学. 2013
[5]. 智能车辆组合导航中数据融合算法[D]. 殷勤. 吉林大学. 2012
[6]. 面向全球导航卫星系统的多层可用性分析方法研究[D]. 侯洪涛. 国防科学技术大学. 2015
[7]. 基于北斗卫星的授时系统研制[D]. 王文瑜. 北京邮电大学. 2008
[8]. 多模伪卫星自组织网络时间同步技术研究与实现[D]. 贾杰峰. 西安电子科技大学. 2014
[9]. 基于GNSS的地基增强系统完好性算法与应用研究[D]. 张斌浩. 沈阳航空航天大学. 2018
[10]. 基于多信息融合的无人机全源导航关键技术研究[D]. 王慧哲. 南京航空航天大学. 2017
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