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移动卫星通信低成本多传感器融合姿态估计方法 被引量：7
1
作者 伍宗伟 姚敏立 +2 位作者 马红光 贾维敏 田方浩 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期55-61,共7页
针对低成本移动卫星通信终端的天线姿态估计问题,提出了一种基于自适应滤波的低成本多传感器融合姿态估计方法.该方法通过融合微机械陀螺信息和加速度计重力场测量信息来得到精确的水平姿态角估计;通过融合单基线GPS高精度的航向角测量... 针对低成本移动卫星通信终端的天线姿态估计问题,提出了一种基于自适应滤波的低成本多传感器融合姿态估计方法.该方法通过融合微机械陀螺信息和加速度计重力场测量信息来得到精确的水平姿态角估计;通过融合单基线GPS高精度的航向角测量与陀螺信息保证航向角精度.在单基线GPS失锁的情况下,利用机动加速度观测对融合滤波器进行自适应控制,与标准平方根无迹卡尔曼滤波器相比,有效地克服了机动加速度影响.实验结果表明:所提出的低成本姿态估计方法在单基线GPS锁定或短时间失锁情况下,能够满足宽带移动卫星通信天线波束对准精度要求,三维姿态角误差均小于0.5°. 展开更多
关键词 移动卫星通信 多传感器融合 姿态估计 自适应滤波 无迹卡尔曼滤波
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稀疏网格平方根求积分非线性滤波器 被引量：7
2
作者 伍宗伟 姚敏立 +2 位作者 马红光 贾维敏 田方浩 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1298-1303,共6页
针对具有加性噪声的非线性高斯动态系统的状态估计问题,本文提出一种新的基于稀疏网格法的平方根求积分滤波器(SSRQF),该滤波器通过稀疏网格取点来近似计算多维积分并进行平方根滤波.与常规QF的积分点数随着维数呈指数增长相比,该方法... 针对具有加性噪声的非线性高斯动态系统的状态估计问题,本文提出一种新的基于稀疏网格法的平方根求积分滤波器(SSRQF),该滤波器通过稀疏网格取点来近似计算多维积分并进行平方根滤波.与常规QF的积分点数随着维数呈指数增长相比,该方法的积分点数随着维数呈多项式增长,减少了计算量;理论分析表明,无味卡尔曼滤波器(UKF)只是稀疏网格求积分滤波器(SQF)的一个特例,因此SSRQF在精度和取点上比UKF更为灵活.仿真实验表明,SSRQF的滤波精度均高于UKF和扩展卡尔曼滤波器(EKF),是一种效率较高的高精度非线性滤波算法. 展开更多
关键词 非线性滤波器 稀疏网格 高斯-厄米特积分 求积分滤波器 无味卡尔曼滤波器
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基于奇异谱分解的微机械加速度计振动噪声抑制方法 被引量：5
3
作者 伍宗伟 姚敏立 +2 位作者 马红光 马帮立 田方浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期70-75,共6页
微机械(MEMS)惯性传感器成本低的同时噪声较大,易受振动信号的干扰。为了利用微机械惯性传感器构成低成本姿态估计系统,提出了一种基于奇异谱分解(SSA)的振动噪声预处理方法。SSA方法的实质是利用延迟扩维矩阵进行主成分分析,其延迟相... 微机械(MEMS)惯性传感器成本低的同时噪声较大,易受振动信号的干扰。为了利用微机械惯性传感器构成低成本姿态估计系统,提出了一种基于奇异谱分解(SSA)的振动噪声预处理方法。SSA方法的实质是利用延迟扩维矩阵进行主成分分析,其延迟相关的算法能够有效地分离出加速度计测量值中的趋势项与周期项,趋势项中包含有需要的姿态变化信号,周期项即为低频振动噪声,根据过零点检测方法提取出趋势项,将该趋势项作为加速度计的测量值,即可实现对振动噪声信号的抑制,有效地提高姿态估计精度。实际的跑车实验验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 奇异谱分析 独立分量分析 微机械惯性传感器 趋势项 振动噪声 姿态估计 singular spectral ANALYSIS (SSA) independent component ANALYSIS (ICA)
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车载低轮廓动中通的三轴稳定系统分析与设计 被引量：7
4
作者 伍宗伟 姚敏立 蔡国新 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第4期554-557,共4页
针对"动中通"的波束稳定问题,从原理上说明了两轴稳定不能实现卫星通信要求,其不足是天线波束在视线稳定的同时存在波束的滚动,必须增加极化轴稳定。对于低轮廓动中通平板天线,不能使用传统的旋转馈源变极化方法,为此提出了... 针对"动中通"的波束稳定问题,从原理上说明了两轴稳定不能实现卫星通信要求,其不足是天线波束在视线稳定的同时存在波束的滚动,必须增加极化轴稳定。对于低轮廓动中通平板天线,不能使用传统的旋转馈源变极化方法,为此提出了建立虚拟极化轴作为第三轴的概念,并利用电子变极化网络实现相位加权设计了虚拟极化轴,满足了低轮廓动中通的要求。 展开更多
关键词 卫星通信 动中通 三轴稳定 极化
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低轮廓动中通极化稳定控制系统分析 被引量：1
5
作者 伍宗伟 姚敏立 蔡国新 《电子技术应用》 北大核心 2009年第5期105-108,共4页
针对动中通接收中出现的极化稳定问题,分析了双极化复用信号极化失配原因及产生的影响。提出了通过极化陀螺和移相网络实现的极化稳定方案,这是当前某些国外公司采用的方法,但是其造价高,难实现。在深入研究之后,提出了自适应递推加权... 针对动中通接收中出现的极化稳定问题,分析了双极化复用信号极化失配原因及产生的影响。提出了通过极化陀螺和移相网络实现的极化稳定方案,这是当前某些国外公司采用的方法,但是其造价高,难实现。在深入研究之后,提出了自适应递推加权系数的变极化控制方案,利用信号自身信息来达到控制目的。仿真结果表明能够较好地实现极化稳定,适应于低成本动中通。 展开更多
关键词 动中通 极化稳定控制 变极化 自适应
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移动卫星通信系统组合姿态估计算法 被引量：5
6
作者 赵建伟 贾维敏 +2 位作者 姚敏立 伍宗伟 李卓群 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期36-41,共6页
针对宽带移动卫星通信系统传感器直接融合姿态估计算法易受外界因素干扰、估算误差难以校正的问题,提出了一种移动卫星通信系统组合姿态估计算法。该算法以移动卫星地球站载体的位置误差、速度误差和姿态误差为系统状态量,建立了9状态... 针对宽带移动卫星通信系统传感器直接融合姿态估计算法易受外界因素干扰、估算误差难以校正的问题,提出了一种移动卫星通信系统组合姿态估计算法。该算法以移动卫星地球站载体的位置误差、速度误差和姿态误差为系统状态量,建立了9状态的组合导航姿态估计模型;通过使用GPS航向角辅助观测解决了组合姿态估计算法航向角可观性弱、姿态角估计值易发散的问题;通过将转弯判断规则和Sage-Husa自适应控制算法进行融合,降低了GPS航向角测量误差对姿态估计的影响,提高了组合姿态估计算法的精度。实验结果表明:移动卫星通信系统组合姿态估计算法计算简单、实时性好,姿态估计精度优于传感器直接融合算法,其姿态估计误差可控制在±0.5°以内,最小均方误差值小于0.4,满足低成本宽带移动卫星通信波束对准要求。 展开更多
关键词 卫星通信 组合导航 姿态估计 自适应控制
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宽带移动卫星通信系统低成本姿态估计算法 被引量：6
7
作者 田方浩 姚敏立 +1 位作者 周淑华 伍宗伟 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期44-49,共6页
针对低成本微机电惯性测量单元无法满足宽带移动卫星通信系统姿态估计精度的问题,提出了以单基线GPS为辅助传感器的低成本姿态估计(LCAE)算法。该算法通过互补滤波器对陀螺测量值与加速度计姿态角进行传感器融合。为了克服机动加速度干... 针对低成本微机电惯性测量单元无法满足宽带移动卫星通信系统姿态估计精度的问题,提出了以单基线GPS为辅助传感器的低成本姿态估计(LCAE)算法。该算法通过互补滤波器对陀螺测量值与加速度计姿态角进行传感器融合。为了克服机动加速度干扰,借助单基线GPS的速率信息及航向信息,加入了机动加速度补偿和侧滑角补偿;为了降低算法对GPS信号的依赖,加入了开关结构。实验结果表明,LCAE算法能够有效去除加速度计测量值中的非重力信息,隔离载体运动对加速度计输出的干扰,姿态角估计精度在GPS信号完全锁定的情况下达到±0.5°以内,在GPS信号不完全锁定的情况下,姿态角估计精度优于开关卡尔曼方法,达到±1°以内,满足低成本移动卫星通信系统要求。 展开更多
关键词 卫星通信 传感器融合 姿态估计 互补滤波器
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关于极化角计算的研究 被引量：7
8
作者 蔡国新 张滨 +1 位作者 伍宗伟 贾维敏 《无线电通信技术》 2009年第5期37-39,47,共4页
针对动中通系统极化轴易受载体姿态扰动的影响,在天线视轴对准卫星后,根据车体的地理位置和天线方位转盘的姿态参数,推导出极化角的计算公式。在特定的路况下,利用该方法得到的极化角与高精度基准方法得到的极化角进行了仿真对比,仿真... 针对动中通系统极化轴易受载体姿态扰动的影响,在天线视轴对准卫星后,根据车体的地理位置和天线方位转盘的姿态参数,推导出极化角的计算公式。在特定的路况下,利用该方法得到的极化角与高精度基准方法得到的极化角进行了仿真对比,仿真结果表明该方法是可行的。该方法为极化轴的稳定控制、系统实现"动中通"极化失配的要求提供了理论依据,并给出实现方案。 展开更多
关键词 极化角 动中通 极化匹配 双极化天线
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低成本动中通姿态估计算法 被引量：1
9
作者 田方浩 姚敏立 +2 位作者 伍宗伟 王标标 赵鹏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1036-1042,共7页
针对低成本微机电惯性测量单元无法满足宽带移动卫星通信系统姿态估计精度的问题,提出了以单基线GPS为辅助敏感器的改进型非线性观测器姿态估计算法。与经典观测器相比,改进算法利用观测器估计姿态代替加速度计估计姿态计算北向矢量的... 针对低成本微机电惯性测量单元无法满足宽带移动卫星通信系统姿态估计精度的问题,提出了以单基线GPS为辅助敏感器的改进型非线性观测器姿态估计算法。与经典观测器相比,改进算法利用观测器估计姿态代替加速度计估计姿态计算北向矢量的观测矢量,有效解决了加速度计精度与单基线GPS精度不匹配的问题。在单基线GPS不能正常工作的状态下,设计了状态判断开关,成功减少了载体机动加速度对估计结果的影响。试验结果表明:在单基线GPS一直正常工作的条件下,设计的改进非线性观测器的姿态估计精度达到±0.5°;在单基线GPS不能一直正常工作的情况下,在GPS可见弧段其姿态估计精度也达到±0.5°,均优于传统非线性观测器,满足低成本动中通要求。 展开更多
关键词 单基线GPS 惯性测量单元 姿态估计 非线性观测器
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动中通多传感器融合超球体采样UKF姿态估计
10
作者 李卓群 贾维敏 +2 位作者 姚敏立 伍宗伟 赵建伟 《电光与控制》 北大核心 2014年第12期76-80,共5页
针对动中通系统低成本姿态估计计算复杂、易受侧滑角和机动加速度等外界因素干扰的问题,提出一种基于超球体采样无迹卡尔曼滤波算法,融合微机械陀螺、加速度计和单基线GPS,对载体姿态进行精确估计。为了提高姿态估计的实时性,采用超球... 针对动中通系统低成本姿态估计计算复杂、易受侧滑角和机动加速度等外界因素干扰的问题,提出一种基于超球体采样无迹卡尔曼滤波算法,融合微机械陀螺、加速度计和单基线GPS,对载体姿态进行精确估计。为了提高姿态估计的实时性,采用超球体采样减少无迹卡尔曼滤波器的采样点数量,在不影响精度的前提下,有效降低了算法的计算量;此外,加速度计姿态角测量值在加速、转弯行驶过程中会受到机动加速度的影响,为解决这一问题,通过单基线GPS提供的速度、侧滑角信息进行机动加速度补偿。行车实验表明,提出的低成本姿态估计方法估计精度较高,在降低成本的同时能够满足宽带移动卫星通信波束对准要求。 展开更多
关键词 多传感器融合 姿态估计 UKF 超球体采样
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