基于北斗降维双差模型的舰艇快速定姿算法研究

根据北斗GEO卫星的特殊星座构型,提出一种基于北斗降维双差模型的舰艇快速定姿算法。根据北斗GEO卫星的特点,在初始定位误差较小的情况下,忽略z轴误差带来的影响,建立降维双差模型。利用B_1和B_2频点形成宽巷组合,根据初始伪距值计算宽巷模糊度初始值,并解算基线向量候选值;通过模糊度函数法对候选值进行判决,得到最优基线向量,解出宽巷模糊度;最后以得到的最优基线向量为初始基线向量,利用B_1频点观测值形成2个双差观测方程,解算B_1频点模糊度,进行舰艇定姿。利用北斗实测数据进行仿真验证,结果表明该方法解算B_1频点模糊度成功率高,确定的航向角标准差为0.16°,纵摇角标准差为0.07°,是一种高效快速的舰艇定姿算法。     

基于双GPS接收机的船舶定向系统实现

构建了基于双GPS接收机的船舶定向系统软件和硬件系统.在讨论接收机间单差相位观测方程以及接收机和卫星间双差相位观测方程的基础上,提出了一种快速整周模糊度求解方法,来解算双GPS天线形成的基线矢量,从而得到船舶的航向角和俯仰角.通过静态实验和动态实验结果验证了该系统的可行性.     

基于北斗双星系统的模糊度求解算法

快速而准确地确定整周模糊度是实现双星定向的关键所在.北斗双星系统由于其自身的一些特性,其模糊度求解无法直接应用模糊度映射函数技术、最小二乘搜索技术和快速模糊度解算等针对多星系统的模糊度解算方法.基于双星定向数学模型和等效旋转基线法的思想,针对普通旋转基线法存在的缺陷,提出了等效两次旋转基线法求解模糊度的算法.该算法只需要使基线随载体转动两个较小的角度,经过一系列运算.就可求得模糊度.算法结构简单,操作方便.     

基于北斗系统的船舶导航系统定位精度研究

北斗卫星导航系统是我国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,具有安全可靠等特点。为探索北斗系统应用于船舶导航的定位的可行性,对比分析了北斗导航系统与GPS技术的单历元双频模糊度解算固定率和载波相位差分动态定位精度差异,结果表明北斗导航系统与GPS技术定位精度差异小,北斗卫星导航系统能满足船舶导航的精度要求。     

一种动态对动态相对定位模型及试验研究

传统的相对定位通常需要一个或多个位置固定的参考站,在一些特殊的应用场合参考站也处于运动状态。针对这种问题,给出了一种附加基线长度约束条件的三天线配置下的动对动相对定位模型,分析了该模型下模糊度和基线的求解方法,采用准动对动的试验方法,以海上航行实测数据解算三天线间的基线向量,以解算的动态基线长度误差分析动对动基线解算结果的精度,结果表明在该模型下的基线长度解算误差在5cm以内。     

基于递推最小二乘卡尔曼滤波方法的模糊度解算

针对北斗动态定位,通过使用递推最小二乘方法,采用扩展卡尔曼滤波的方法估计模糊度浮点解,实现了利用多历元载波相位观测信息求解整周模糊度.通过模拟北斗观测数据进行仿真,可以得出扩展卡尔曼滤波的方法精度高,适合动态定位解算.     

惯导辅助的GPS船舶测姿系统关键技术研究

针对现有的多种周跳检测与修复、整周模糊度求解算法以及单纯GPS测姿和单纯惯导测姿的优缺点,提出了一种适合船舶姿态测定的方案。该方案结合平差原理和多普勒信息处理周跳,并对LAMBDA算法进行了改进和优化,采用多种约束信息来剔除不正确模糊度组合,最后采用基于Kalman模型进行陀螺与GPS航向角数据融合。实验结果表明,在0.497m基线条件下,航向角精度优于0.3°,俯仰角(横滚角)测量精度优于0.5°。     

基于Windows CE系统的船舶定向装置研究

简述了以GPS载波相位解算船舶定向的原理和实现方法。在利用双差模型求解船舶姿态角的过程中,通过一种快速求解整周模糊度的方法,缩短了初始整周模糊度的求解时间;并在此基础上,构建了基于ARM的双GPS接收机船舶定向装置的嵌入式硬件平台和软件系统。最后,通过静态和伪动态实验证实了本系统的可行性。     

科研软件与商用软件在长江干流航道GPS测量控制网数据处理中的结果分析

利用GPS静态观测组成的同步环,当采用高精度的科研软件与常用商用软件解算基线时,由于解算基线向量的数学模型不同,致使其方差阵不同,前者解算的方差阵结构完全、严密。在进行GPS网平差时,两种软件在同种情况下的平差结果也有所差别。本文利用长江中下游航道一特大型GPSC级测量控制网的观测数据,着重将两种软件解算的基线和网平差结果进行了比较分析,得出了一些有益的建议和结论。     

双频组合观测值解算北斗模糊度的探讨

针对北斗双频组合方式,基于矩阵变化和迭代过程,以两种不同线性组合的扩波方法,采用一种新的迭代过程,在满足波长较长以及降低模糊度解相关性的条件下,减小了模糊度搜索空间大小,提高了模糊度解算效率和速度。     

各向异性湍流积分长度数值预报研究

文章针对目前模型试验只能获得各向同性湍流积分长度这一现状,建立了各向异性湍流积分长度数值预报方法:(1)RANS预报初始定常流场;(2)大涡模拟计算脉动速度场;(3)脉动速度相关函数计算各向同性湍流积分长度;(4)计算各向异性湍流积分长度。通过二维水翼模型试验验证了水中各向同性湍流积分长度的数值预报精度,平均误差6.81%;通过风洞螺旋桨验证了空气中各向异性湍流积分长度计算方法。对SUBOFF桨盘面处各向异性湍流积分长度的预报研究发现,各方向湍流积分长度外半径大于内半径;潜艇上部涡团扩散较下部明显,内半径湍流积分长度波峰随着角度增大而内移;Λ11、Λ12和Λ13周向分布受指挥台围壳和稳定翼马蹄涡影响,波峰出现在20°和90°左右;Λ31和Λ32的频率峰值受指挥台围壳和稳定翼马蹄涡脱落频率(约15 Hz)影响,峰值集中在30 Hz以下。该文提出的各向异性湍流积分长度预报方法,为下一步螺旋桨低频宽带噪声预报中构造新的湍流波数谱以提高预报精度提出了思路。     

基于MSWF的初始投影向量估计方法研究

分析了初始期望信号存在误码差时,信号经两级维纳滤波得到的估计值,给出了估计初始投影向量的方法。该方法可以不利用接收信号的先验信息,经过两级维纳滤波后构造初始投影向量,从而进行信号子空间的估计,降低了初始期望信号存在误差时对多级维纳滤波的影响,提高了子空间估计的精度。     

基于测姿GPS及电子罗盘组合的姿态估计算法

针对低成本姿态测量应用需求,研究了由测姿GPS与电子罗盘组合的姿态估计算法。以捷联姿态误差模型为基础,利用等效倾角误差表示姿态误差,引入角速率误差作为状态参量,通过四元数微分方程推导等效倾角误差传递模型。从GPS双差载波相位测量方程和电子罗盘地磁矢量方程出发,从观测量的物理意义出发推导了等效倾角误差为状态参量的非线性观测方程。采用扩展卡尔曼滤波对姿态参数进行状态估计。车载实验表明该算法能够有效地提高姿态测量精度和系统的鲁棒性,具有较好的实用性。     

风浪流作用下单船艏艉锚泊允许波高的试验研究

研究风浪、浪流和风浪流联合作用对275HP拖网渔船单船艏艉双锚锚泊时锚泊力和运动量的影响。试验结果表明,风浪作用下的锚泊力和横摇角度均大于纯浪作用的情况;流速小于1.0 m/s时浪流作用下的锚泊力大于纯浪作用的情况,而横摇角度则略小于纯浪作用的结果;风浪流联合作用下的艏艉拉力均大于风浪或浪流作用下的拉力值。由于渔船艏艉受风和受流面积的区别,导致艏拉力时流的影响较大,而艉拉力时则风的影响较大。由于流作用时渔船具有的初始横摇角度对其运动具有抑制,从而风浪流联合作用时的横摇角度要略低于风浪作用下的角度值。在本次试验范围内,当港内同时有10级左右风和小于1.0 m/s流速的流共同作用时,建议允许有效波高取0.6 m比较合适。     

单脉冲精密测量雷达速度消模糊算法仿真及性能分析

在测量雷达中,由于采用了低重频,当fr〈2×Fd时,就产生了Fd的测量模糊。文章对不变量嵌入法和线性估计法两种速度消模糊方法进行了介绍。并通过仿真,对比两种方法在非滑窗方式和滑窗方式下消速度模糊的效果,得出线性估计法是一种能够快速准确解速度模糊的方法的结论。     

船用捷联惯导系统动态初始对准技术研究

针对捷联惯组动态对准精度低,初始误差大且每次各异的缺点,提出利用船位推算位置误差对航向误差角进行补偿的方法.船体从起始位置航行到达一个位置已知点,由船位推算位置与实际位置的误差即可计算出航向误差角,同时消除累计位置误差,提高导航精度,最后通过湖态试验验证了该方法的有效性.     

捷联惯性导航系统的四元数姿态适时修正算法探讨

建立了捷联惯性导航系统的四元数姿态修正算法,该算法跟其他常用算法的区别是在旋转矢量计算上的处理不同,计算采用了多步骤Adams-Moulton方法。由于多步骤方法不能自行启动,所以在开始阶段采用了单步骤Heun’s方法。然后,在实际计算值和预估值的基础上,建立了姿态修正运算法的评估误差方程。数字测试结果表明该四元数姿态修正算法在低频动态情况下是可靠的。.     

叶片不同弯折角对高速斜流风机气动性能的影响

叶片弯折角作为风机的重要设计参数,能否合理选择弯折角对风机整体性能影响明显。针对8°、18°、28°、38°、48°5种不同叶型弯折角进行CFD数值模拟,研究表明:弯折角增大,最高效率点向大流量工况偏移;当弯折角超过一定值后,流道扩压度过大,小流量工况流动分离明显,压力迅速下降,风机高效区范围变窄。弯折角变化对效率影响不大,但弯折角变小则压力降低。内部流场分析表明,弯折角过小将不利于叶片加载,弯折角过大则有利于高效工况区间的拓宽。     

磁阻传感器在载波相位测姿中的应用

GPS载波测姿精度高、启动快,但容易受干扰影响,存在固有的周跳现象.为此提出了一种利用磁阻传感器辅助GPS测姿的新方法,基于载波测量的双差方程,通过基线长度和磁阻航向的双重约束,提高模糊度估计的可靠性和测量的稳定性.实际测试结果表明,该方法有效地剔除了载波姿态测量的异常值,具有应用价值.