【摘要】：隨著導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展,尤其是各國(guó)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的快速部署和完善,多個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)間的組合定位逐漸成為熱點(diǎn)和趨勢(shì)。同時(shí)軍民用各領(lǐng)域?qū)Ω咝阅軐?dǎo)航的需求也越來(lái)越多,單一導(dǎo)航系統(tǒng)通常很難滿足其導(dǎo)航定位需求。本文從GNSS多模組合定位、GNSS/INS組合導(dǎo)航兩個(gè)方面,對(duì)多導(dǎo)航系統(tǒng)間的組合定位信息處理進(jìn)行了研究和探討。本文主要研究工作如下:1.研究了GNSS及INS數(shù)據(jù)預(yù)處理過程與方法。分析了各GNSS系統(tǒng)間差異并做時(shí)間系統(tǒng)和空間坐標(biāo)的統(tǒng)一。從導(dǎo)航信號(hào)功率譜、載噪比兩方面對(duì)GNSS數(shù)據(jù)質(zhì)量做了理論分析和數(shù)據(jù)測(cè)試,為后續(xù)實(shí)現(xiàn)GNSS多模組合定位提供一些先驗(yàn)信息。分析了INS解算原理,并對(duì)濾波融合定位時(shí)信息速率不一致問題提出解決方法,為后續(xù)定位處理做好準(zhǔn)備。2.研究了GNSS多模聯(lián)合定位技術(shù)及方法。分析了GNSS各系統(tǒng)信號(hào)處理過程,衛(wèi)星、用戶位置速度計(jì)算。研究了衛(wèi)星定位信息優(yōu)選問題,簡(jiǎn)化了GDOP計(jì)算,分析推導(dǎo)了GDOP遞推關(guān)系,提出一種考慮衛(wèi)星接收信號(hào)質(zhì)量、觀測(cè)誤差及仰角的多模選星方法,并做了仿真驗(yàn)證。分析GNSS多模聯(lián)合解算原理,建立了多模組合的卡爾曼濾波模型,在實(shí)際解算時(shí)對(duì)各歷元時(shí)刻的觀測(cè)量做串行處理,并檢測(cè)觀量的有效性。基于IGS的觀測(cè)數(shù)據(jù)及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。3.GNSS與INS系統(tǒng)的組合技術(shù)與方法�；谛≌`差角假設(shè)推導(dǎo)整理了INS誤差模型,分別建立了空間桿臂誤差模型和時(shí)間不同步誤差模型,并作為組合導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行濾波估計(jì)。分析了GNSS/INS松組合信息處理過程,建立了以位置/速度偏差作為觀測(cè)量的組合模型,基于卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)了GNSS/INS松組合。分析了GNSS/INS緊組合信息處理方法,建立狀態(tài)方程及量測(cè)方程得到基于偽距和偽距率融合的緊組合模型,采用無(wú)跡卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)了緊組合。分析松組合緊組合各自的優(yōu)勢(shì)和不足,針對(duì)在城市狹谷等環(huán)境中出現(xiàn)缺星情況時(shí)松組合系統(tǒng)性能惡化的不足,提出了易于實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)組合方法,用慣導(dǎo)的位置參與GNSS的解算,并做了詳細(xì)的推導(dǎo)分析和仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明改進(jìn)組合的性能與緊組合相當(dāng)。4.在前文GNSS多模組合定位、INS/GNSS組合定位研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了半物理實(shí)現(xiàn)平臺(tái),對(duì)相關(guān)理論方法做了驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)。利用GNSS中頻信號(hào)采集設(shè)備采集了GPS/BDS多模信號(hào),設(shè)計(jì)了多模組合定位數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)實(shí)采數(shù)據(jù)進(jìn)行捕獲跟蹤、組合解算處理,信號(hào)跟蹤穩(wěn)定,定位精度可達(dá)4.5m(95%CEP)。其次利用慣性測(cè)量單元ADIS16405與GNSS采集設(shè)備采集衛(wèi)星和慣導(dǎo)數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了GNSS與INS的松緊組合導(dǎo)航,實(shí)驗(yàn)表明在普通車載環(huán)境下二都性能相當(dāng)。針對(duì)城市狹谷等可能出現(xiàn)的缺星情況將前面提出的改進(jìn)組合與緊組合做對(duì)比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了改進(jìn)組合在缺星情況下與緊組合性能相當(dāng)。
【圖文】：

正后的 INS 定位信息在作為組合導(dǎo)航定位結(jié)果輸出的同時(shí)，反饋到跟蹤通道，結(jié)合通道跟蹤中對(duì)應(yīng)衛(wèi)星的位置/速度信息，共同計(jì)算該通道內(nèi) NCO 的控制量，進(jìn)而調(diào)整跟蹤通道本地信號(hào)的載波和碼 NCO，完成衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤。 在接收機(jī)跟蹤環(huán)中 I、Q 基帶信號(hào)更新頻率為 1kHz，跟蹤環(huán)路的閉合要求載波 NCO 的更新頻率與基帶 I、Q 信號(hào)更新率一致，而 INS 的輸出定位信息的速率在 100Hz，基于慣導(dǎo)的頻率輔助信息速率也為 100Hz。因此，GNSS/INS 緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航數(shù)據(jù)信息同步問題在于如何用更新速率為 100Hz 的 INS 頻率信息去輔助更新率為 1kHz本地信號(hào)生成。由以上分析可知，在 GNSS/INS 緊組合系統(tǒng)中，導(dǎo)航濾波器輸出速率較低，經(jīng)濾波外推后對(duì) INS 進(jìn)行校正，這與松組合情況相同，緊組合系統(tǒng)還需將更新速率為 100Hz 的 INS 輸出信息提升至 1000Hz，使之與基帶 I、Q 信號(hào)的更新率保持 一 致 ， 這 需 要 對(duì) INS 輸 出 信 息 進(jìn) 行 插 值 。 級(jí) 聯(lián) 梳 妝 濾 波 器（cascaded-integration-comb,CIC）同時(shí)具有數(shù)據(jù)插值與低通濾波功能，不但能夠提高 INS 輔助信息的更新頻率，而且能夠?yàn)V除高頻信號(hào)的干擾成份，有利于抑制環(huán)路震蕩，因此本文采用 CIC 濾波完成 GNSS/INS 緊組合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息同步。

NSS 選星問題信息優(yōu)選主要是從眾多的可見星中依據(jù)一定的要求和準(zhǔn)則，選信息用于定位導(dǎo)航，也即從可見星全集中選擇出一個(gè)子集。選素是幾何精度因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP)，它是要參數(shù)。GDOP 表征著可見衛(wèi)星的空間幾何分布，實(shí)際上它是偽距觀測(cè)誤差的放大倍數(shù)，若偽距觀測(cè)誤差不變，則接收機(jī)定定，其關(guān)系如下2 2GGDOP 分別為用戶定位誤差標(biāo)準(zhǔn)差、偽距量測(cè)誤差標(biāo)準(zhǔn)差。如圖 3-4精度相同時(shí)，左圖的衛(wèi)星幾何分布均勻，其定位精度將高于右圖見星在空間的位置分布有關(guān)[52]，只需通過幾何觀測(cè)矩陣 G 來(lái)求1( )TGDOP trace G G
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P228.4

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6 張U，

本文編號(hào)：2540636