本文關(guān)鍵詞：GPS姿態(tài)測(cè)量及其整周模糊度算法研究

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【摘要】：GPS載體姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)具有成本低、測(cè)量誤差不隨時(shí)間積累、工作環(huán)境要求低的特點(diǎn),可以全天候的對(duì)地球上任意地點(diǎn)的載體進(jìn)行測(cè)量,不受經(jīng)緯度限制,而且系統(tǒng)安裝和操作簡(jiǎn)單,易于使用,具有廣泛的應(yīng)用前景。目前,在GPS姿態(tài)測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用中,為了能夠?qū)崟r(shí)或較快速的獲得姿態(tài)數(shù)據(jù),常常使用單歷元姿態(tài)測(cè)量技術(shù)。單歷元姿態(tài)測(cè)量涉及的模型簡(jiǎn)單,解算快速,有廣泛的應(yīng)用前景,但其由于所采用的數(shù)據(jù)較少,在現(xiàn)有技術(shù)條件下,測(cè)量精度較低。本文針對(duì)這一缺陷,嘗試將Ratio值積累法引入GPS姿態(tài)測(cè)量的解算過(guò)程中。GPS姿態(tài)測(cè)量的一個(gè)核心問(wèn)題就是整周模糊度的解算,而Ratio值積累法可以利用歷元間整周模糊度的關(guān)系幫助確定整周模糊度,提高確定的整周模糊度的可靠性,最終提高姿態(tài)測(cè)量的精度。本文的內(nèi)容主要分為4個(gè)部分:1 GPS姿態(tài)測(cè)量通常使用載波相位測(cè)量技術(shù),而載體的姿態(tài)其實(shí)就是地理坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系的關(guān)系。本文介紹了GPS系統(tǒng)的空間、地面和用戶3個(gè)組成部分和GPS信號(hào)的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容,推導(dǎo)了載波相位測(cè)量方程和載波相位單差和雙差觀測(cè)方程,探討了GPS姿態(tài)測(cè)量中各種坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。2使用GPS載波相位測(cè)量方法測(cè)量載體姿態(tài)的時(shí),整周模糊度能否準(zhǔn)確解算出來(lái),解算的快速與否決定了GPS姿態(tài)測(cè)量的精度與速度。本文介紹了整周模糊度確定的流程,詳細(xì)分析了LAMBDA算法的縮減過(guò)程和搜索過(guò)程,并對(duì)LAMBDA算法的改進(jìn)算法MLAMBDA進(jìn)行了分析,對(duì)比了兩種算法的差異。3針對(duì)單歷元姿態(tài)測(cè)量的不足,本文提出了將Ratio值積累法用于GPS載體姿態(tài)測(cè)量。首先通過(guò)MLAMBDA算法和單歷元模糊度解算方法得到的每個(gè)歷元的模糊度組合和相應(yīng)的Ratio值,然后將相同的模糊度組合的Ratio值進(jìn)行累加,選取累積Ratio值之和最大的模糊度組合為確定的模糊度,然后由此模糊度算出基線,最終得到載體姿態(tài)數(shù)據(jù)。4本文通過(guò)MATLAB2014a軟件進(jìn)行了將Ratio值積累法用于GPS姿態(tài)測(cè)量的仿真實(shí)驗(yàn),以測(cè)量后對(duì)所有歷元數(shù)據(jù)解算得到的姿態(tài)數(shù)據(jù)為參照,將單歷元解算結(jié)果和使用了Ratio值積累法時(shí)不同歷元的解算結(jié)果與之對(duì)比。結(jié)果表明Ratio值積累法用于姿態(tài)測(cè)量可以動(dòng)態(tài)快速獲得姿態(tài)數(shù)據(jù),并且相對(duì)于單歷元姿態(tài)測(cè)量提高了觀測(cè)精度。
【關(guān)鍵詞】：GPS姿態(tài)測(cè)量 LAMBDA算法 整周模糊度 Ratio值
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P228.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 研究背景10-13
• 1.3 研究目的和意義13
• 1.4 論文的主要內(nèi)容13-16
• 第二章 GPS測(cè)量原理16-32
• 2.1 GPS的發(fā)展16-17
• 2.2 GPS系統(tǒng)組成17-18
• 2.2.1 GPS空間星座部分17
• 2.2.2 地面控制部分17-18
• 2.2.3 GPS用戶設(shè)備18
• 2.3 GPS的廣播信號(hào)18-20
• 2.3.1 載波19
• 2.3.2 測(cè)距碼19
• 2.3.3 導(dǎo)航電文19-20
• 2.4 GPS測(cè)量原理20-24
• 2.4.1 衛(wèi)星射電干涉測(cè)量20-21
• 2.4.2 多普勒定位法21
• 2.4.3 測(cè)距碼偽距測(cè)量21-23
• 2.4.4 載波相位測(cè)量23-24
• 2.5 GPS載波相位測(cè)量原理24-28
• 2.5.1 GPS載波相位測(cè)量基本原理24-25
• 2.5.2 載波相位的實(shí)際觀測(cè)值25-26
• 2.5.3 載波相位測(cè)量的觀測(cè)方程26-27
• 2.5.4 載波相位觀測(cè)方程的線性化27-28
• 2.6 載波相位差分定位28-31
• 2.6.1 載波相位單差觀測(cè)值定位29-30
• 2.6.2 載波相位雙差觀測(cè)值定位30-31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 第三章 GPS姿態(tài)測(cè)量原理32-40
• 3.1 測(cè)量坐標(biāo)系32-34
• 3.1.1 天球坐標(biāo)系32
• 3.1.2 地球坐標(biāo)系32-33
• 3.1.3 WGS-84坐標(biāo)系33
• 3.1.4 地理坐標(biāo)系33-34
• 3.1.5 載體坐標(biāo)系34
• 3.2 坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換34-36
• 3.2.1 直角坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣34-35
• 3.2.2 地心直角坐標(biāo)系與地心大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換35
• 3.2.3 地心直角坐標(biāo)系與天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換35-36
• 3.2.4 WGS-84坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換36
• 3.2.5 地理坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換36
• 3.3 GPS姿態(tài)測(cè)量與動(dòng)態(tài)相對(duì)測(cè)量的不同36-38
• 3.4 姿態(tài)確定原理38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 整周模糊度的求解40-54
• 4.1 確定整周模糊度的流程40-41
• 4.1.1 模糊度估計(jì)40
• 4.1.2 模糊度搜索40-41
• 4.1.3 模糊度確認(rèn)41
• 4.2 LAMBDA算法41
• 4.3 LAMBDA算法的降相關(guān)過(guò)程41-47
• 4.3.1 z變換42-45
• 4.3.2 整數(shù)高斯變換45-46
• 4.3.3 置換過(guò)程46
• 4.3.4 縮減過(guò)程46-47
• 4.4 LAMBDA的搜索過(guò)程47-48
• 4.5 整周模糊度的確認(rèn)48
• 4.6 MLAMBDA算法48-51
• 4.6.1 改進(jìn)的縮減過(guò)程49-51
• 4.6.2 改進(jìn)的搜索過(guò)程51
• 4.7 單歷元解算整周模糊度51-52
• 4.8 本章小結(jié)52-54
• 第五章 Ratio值累積法動(dòng)態(tài)快速確定整周模糊度54-58
• 5.1 Ratio值累積法54
• 5.2 Ratio值累積法確定寬巷模糊度54-56
• 5.2.1 求解寬巷模糊度的浮點(diǎn)解54-55
• 5.2.2 搜索出寬巷模糊度55
• 5.2.3 確定寬巷模糊度55-56
• 5.3 Ratio值累積法搜索載波模糊度56
• 5.4 本章小結(jié)56-58
• 第六章 姿態(tài)測(cè)量算法及其仿真實(shí)驗(yàn)58-64
• 6.1 實(shí)驗(yàn)方案58
• 6.2 觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理58-59
• 6.3 Ratio值積累法解算模糊度59-62
• 6.3.1 寬巷模糊度的浮點(diǎn)解59-60
• 6.3.2 MLAMBDA算法求搜索出寬巷模糊度60
• 6.3.3 確定寬巷模糊度60-61
• 6.3.4 確定L1、L2載波模糊度61
• 6.3.5 模糊度個(gè)數(shù)變化的處理61
• 6.3.6 周跳的處理61-62
• 6.4 姿態(tài)測(cè)量結(jié)果及對(duì)比62-63
• 6.5 總結(jié)分析63
• 6.6 本章小結(jié)63-64
• 第七章 結(jié)論64-66
• 致謝66-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文和取得的學(xué)術(shù)成果70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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3 劉瑞華;張鵬;;基于改進(jìn)LAMBDA算法的GPS載波相位測(cè)姿技術(shù)研究[J];航天控制;2010年03期

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本文編號(hào)：857433