本文關(guān)鍵詞：慣性輔助的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航姿態(tài)測量技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：衛(wèi)星導(dǎo)航利用一定幾何分布的多個(gè)接收機(jī)天線,通過對載波相位差分技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)海、陸、空各種載體的姿態(tài)測量。衛(wèi)星導(dǎo)航姿態(tài)測量技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很長時(shí)間,工程化應(yīng)用日益普遍,但多天線衛(wèi)星導(dǎo)航姿態(tài)技術(shù)往往存在易受環(huán)境因素影響、計(jì)算量大、更新率低、精度受基線長度影響等問題,并且這些技術(shù)大多數(shù)針對GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。隨著我國北斗衛(wèi)星的建設(shè),北斗二代已經(jīng)進(jìn)入快速組網(wǎng)階段。從國防建設(shè)的角度來看,針對北斗導(dǎo)航系統(tǒng)研究高精度、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的姿態(tài)測量技術(shù)具有重要的理論價(jià)值與工程意義。本文針對北斗B1I頻信號系統(tǒng),應(yīng)用于飛行器等高動(dòng)態(tài)載體,以提高北斗導(dǎo)航姿態(tài)測量性能為目的,研究利用慣性信息輔助北斗測姿系統(tǒng)中整周模糊度解算技術(shù)和周跳探測與修復(fù)技術(shù),將慣性信息與多天線北斗觀測信息進(jìn)行融合,并通過搭建的仿真系統(tǒng)進(jìn)行算法性能驗(yàn)證分析。本文首先結(jié)合北斗雙差載波相位觀測模型,針對單獨(dú)的衛(wèi)星導(dǎo)航姿態(tài)測量系統(tǒng)存在著數(shù)據(jù)更新率低,穩(wěn)定性差等問題,研究利用多天線北斗系統(tǒng)和慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行姿態(tài)融合的方法,推導(dǎo)出多天線北斗系統(tǒng)和慣導(dǎo)系統(tǒng)信息融合的狀態(tài)方程和觀測方程,并且針對標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波容易發(fā)散的問題,研究利用平方根濾波-Potter算法進(jìn)行導(dǎo)航信息融合濾波的方法,該方法濾波穩(wěn)定,能夠提供高精度的測姿結(jié)果。接著,針對北斗系統(tǒng)中的晶振在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下對加速度的敏感性,研究了晶振加速度效應(yīng)對北斗導(dǎo)航系統(tǒng)載波相位測量值的影響,在建立晶振加速度效應(yīng)引入中頻信號等效多普勒頻率頻移模型的基礎(chǔ)上,研究了利用慣性信息補(bǔ)償北斗載波跟蹤環(huán)路中晶振加速度效應(yīng)的方法,提高了在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中載波相位測量值的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。然后,針對LAMBDA算法存在著運(yùn)算復(fù)雜、解算時(shí)間長等缺陷,從減少整周模糊度求解時(shí)間、提高整周模糊度準(zhǔn)確度和減少計(jì)算量等方面出發(fā),研究了慣性輔助LAMBDA優(yōu)化算法,該算法利用慣導(dǎo)輸出姿態(tài)陣估算衛(wèi)星基線矢量輔助求解模糊度浮點(diǎn)解,并且采用排序相關(guān)法提高模糊度去相關(guān)效率,能夠縮小模糊度搜索空間,提高模糊度解算效率和可靠性;另外,針對單獨(dú)利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行周跳的探測與修復(fù)存在動(dòng)態(tài)適應(yīng)性不強(qiáng)、對衛(wèi)星觀測值過度依賴性等問題,研究利用慣導(dǎo)估算基線矢量和北斗三差載波觀測量一起構(gòu)造檢驗(yàn)量進(jìn)行周跳探測與修復(fù)的方法,該方法簡單易行,動(dòng)態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)、提高了檢測靈敏度。最后,本文搭建了慣性輔助的北斗導(dǎo)航姿態(tài)測量系統(tǒng)仿真平臺,對文中研究的理論算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證及性能分析。
【關(guān)鍵詞】：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 姿態(tài)測量 B1I頻信號 慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 整周模糊度 周跳探測與修復(fù) 姿態(tài)融合
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 論文研究背景和意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢14-19
• 1.2.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展概況14-16
• 1.2.2 衛(wèi)星導(dǎo)航姿態(tài)測量技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r16-19
• 1.3 論文研究內(nèi)容和安排19-22
• 第二章 北斗導(dǎo)航姿態(tài)測量模型及北斗/慣性姿態(tài)融合方案22-37
• 2.1 引言22
• 2.2 北斗雙差載波觀測模型建立與誤差分析22-25
• 2.2.1 北斗系統(tǒng)載波觀測量分析22-23
• 2.2.2 北斗雙差載波相位觀測模型的建立23-25
• 2.3 北斗系統(tǒng)姿態(tài)測量模型建立與誤差分析25-30
• 2.3.1 北斗系統(tǒng)姿態(tài)測量模型建立25-27
• 2.3.2 北斗系統(tǒng)姿態(tài)測量誤差分析27-28
• 2.3.3 北斗系統(tǒng)姿態(tài)解算方法分析28-30
• 2.4 多天線北斗/慣性姿態(tài)融合方法研究30-35
• 2.4.1 組合系統(tǒng)狀態(tài)方程和量測方程的建立30-33
• 2.4.2 組合系統(tǒng)濾波器的建立33-35
• 2.5 慣性輔助的北斗導(dǎo)航測姿系統(tǒng)主體方案設(shè)計(jì)35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 北斗系統(tǒng)中晶振加速度效應(yīng)對載波相位測量影響分析及補(bǔ)償方法研究37-53
• 3.1 引言37
• 3.2 衛(wèi)星接收機(jī)載波相位測量原理及誤差分析37-42
• 3.2.1 衛(wèi)星接收機(jī)載波相位測量原理分析37-38
• 3.2.2 衛(wèi)星接收機(jī)載波相位測量誤差分析38-42
• 3.3 晶振加速度效應(yīng)對北斗系統(tǒng)載波跟蹤環(huán)路性能影響分析42-48
• 3.3.1 晶體振蕩器加速度效應(yīng)機(jī)理42-43
• 3.3.2 晶振加速度效應(yīng)對衛(wèi)星接收機(jī)射頻前端影響分析43-45
• 3.3.3 晶振加速度效應(yīng)對北斗接收機(jī)載波跟蹤環(huán)路影響分析45-48
• 3.4 慣性輔助的北斗載波環(huán)路晶振加速度效應(yīng)補(bǔ)償方法研究48-52
• 3.4.1 慣性輔助的北斗載波環(huán)路晶振加速度效應(yīng)補(bǔ)償方案設(shè)計(jì)48-50
• 3.4.2 試驗(yàn)驗(yàn)證與性能分析50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 慣性輔助北斗整周模糊度解算及周跳探測與修復(fù)方法研究53-73
• 4.1引言53
• 4.2 LAMBDA算法及局限性分析53-58
• 4.2.1 LAMBDA算法流程分析54-57
• 4.2.2 LAMBDA算法局限性分析57-58
• 4.3 慣性輔助LAMBADA優(yōu)化算法研究58-66
• 4.3.1 慣性輔助LAMBDA優(yōu)化算法設(shè)計(jì)58-62
• 4.3.2 慣性輔助LAMBDA優(yōu)化算法性能分析62-66
• 4.4 慣性輔助周跳探測和修復(fù)算法研究66-72
• 4.4.1 傳統(tǒng)周跳探測與修復(fù)方法分析66-68
• 4.4.2 慣性輔助的周跳探測與修復(fù)算法設(shè)計(jì)68-70
• 4.4.3 慣性輔助的周跳探測與修復(fù)算法性能分析70-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 第五章 慣性輔助的北斗導(dǎo)航姿態(tài)測量系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)73-86
• 5.1 引言73
• 5.2 多天線北斗測姿觀測量仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)73-78
• 5.2.1 多天線北斗測姿觀測量仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)73-76
• 5.2.2 多天線北斗測姿觀測量仿真系統(tǒng)性能分析76-78
• 5.3 慣性輔助的北斗導(dǎo)航姿態(tài)測量系統(tǒng)平臺設(shè)計(jì)及性能分析78-85
• 5.3.1 慣性輔助的北斗導(dǎo)航姿態(tài)測量系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)78-79
• 5.3.2 慣性輔助的北斗導(dǎo)航姿態(tài)測量系統(tǒng)平臺方案設(shè)計(jì)79-81
• 5.3.3 慣性輔助的北斗導(dǎo)航姿態(tài)測量系統(tǒng)性能分析81-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 第六章 總結(jié)與展望86-88
• 6.1 本文主要研究工作86-87
• 6.2 后續(xù)工作展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-91
• 致謝91-92
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文92

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