發(fā)布時間：2017-09-25 11:59

  本文關(guān)鍵詞：BDS多星定軌卡爾曼濾波算法研究

  更多相關(guān)文章： 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 雙向卡爾曼濾波 抗差估計 Helmert方差分量估計 穩(wěn)定性分析 光壓模型

【摘要】：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由GEO/IGSO/MEO三星座組成,混合星座結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)用較少星座達到較優(yōu)區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ坏墓δ�。而衛(wèi)星軌道的精度直接影響導(dǎo)航定位的精度,因此開展北斗衛(wèi)星多星定軌技術(shù)的相關(guān)理論與算法研究具有重大意義。本文的主要研究內(nèi)容與研究成果如下:1.系統(tǒng)的介紹了導(dǎo)航衛(wèi)星精密定軌的基本理論與方法,主要包括衛(wèi)星動力學(xué)模型、衛(wèi)星的觀測模型、軌道數(shù)值積分方法、參數(shù)估計方法以及軌道結(jié)果精度評定方法等。2.研究了雙向卡爾曼濾波定軌的基本原理與基本算法,通過實測BDS 18個區(qū)域站觀測數(shù)據(jù),定軌解算分析重疊弧段徑向精度可得:GEO衛(wèi)星定軌徑向精度0.2m,IGSO衛(wèi)星定軌徑向精度0.16m,MEO衛(wèi)星定軌徑向精度0.08m;對于含有小粗差的觀測數(shù)據(jù)未在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段剔除的情況,在參數(shù)估計中加入抗差估計的方法;針對在測站數(shù)不多、歷元觀測數(shù)據(jù)不多、星地空間結(jié)構(gòu)不強的情況下,迭代過程有可能將部分粗差分配到正常觀測值上而使正常觀測值降權(quán)的問題,提出了在每次迭代僅對驗后標(biāo)準(zhǔn)化殘差最大的觀測值進行降權(quán)處理的抗差算法,提高了定軌精度。3.介紹了三種常用的GPS衛(wèi)星定軌隨機模型,并比較了不同隨機模型在BDS衛(wèi)星雙向卡爾曼濾波定軌下的精度。針對BDS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包含有三種不同類型的衛(wèi)星,采用Helmert方差分量估計的方法來調(diào)節(jié)不同類型衛(wèi)星之間的權(quán)比,并針對區(qū)域站MEO衛(wèi)星觀測值數(shù)量少、卡爾曼濾波開始階段不穩(wěn)定等問題提出了改進。即待濾波穩(wěn)定后再進行Helmert方差分量估計,并根據(jù)不同類型衛(wèi)星的數(shù)量來進行控制、采取不同的策略。實驗結(jié)果表明,采用改進的Helmert方差分量估計方法進行BDS衛(wèi)星卡爾曼濾波定軌,BDS衛(wèi)星軌道平均徑向精度提高了2cm。4.對卡爾曼濾波的穩(wěn)定性進行了分析研究。研究了狀態(tài)參數(shù)不同初始值對BDS卡爾曼濾波定軌結(jié)果的影響,結(jié)果表明初始值誤差對GEO衛(wèi)星影響較大,對IGSO衛(wèi)星和MEO衛(wèi)星的影響較小。針對在卡爾曼濾波系統(tǒng)不穩(wěn)定時或觀測弧段長度未能使卡爾曼濾波達到穩(wěn)定時,初始值誤差對濾波結(jié)果影響較大的情況,提出了將雙向卡爾曼濾波定軌解算得到的衛(wèi)星初始?xì)v元狀態(tài)參數(shù)估計值作為初值,其他參數(shù)初值重新解算,初始方差保持不變,進行迭代計算的迭代雙向卡爾曼濾波定軌算法。實驗結(jié)果表明,在相同初始先驗方差的情況下,迭代雙向卡爾曼濾波定軌方法提高了軌道精度。5.介紹了三種常用的GPS光壓模型,分別分析比較了其在BDS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的擬合精度和外推精度,其中BERNE模型對于三類衛(wèi)星的擬合精度最高,而外推精度各類衛(wèi)星不一。根據(jù)GPS光壓模型的發(fā)展歷程及傅立葉級數(shù)形式,在9參數(shù)BENRE模型的基礎(chǔ)上添加二階周期項作為基礎(chǔ)模型,并對三類衛(wèi)星分別通過相關(guān)系數(shù)法進行參數(shù)降維,建立了各自獨立的光壓模型。通過數(shù)據(jù)驗證可得:對于GEO衛(wèi)星,應(yīng)采用15參數(shù)BERNE光壓模型;對于IGSO衛(wèi)星,應(yīng)采用13參數(shù)BERNE光壓模型;對于MEO衛(wèi)星,應(yīng)采用9參數(shù)BERNE光壓模型。
【關(guān)鍵詞】：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 雙向卡爾曼濾波 抗差估計 Helmert方差分量估計 穩(wěn)定性分析 光壓模型
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 導(dǎo)航衛(wèi)星精密定軌研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精密定軌研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 北斗衛(wèi)星精密定軌研究現(xiàn)狀13
• 1.3 本文研究目的及主要研究內(nèi)容13-15
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究內(nèi)容13-15
• 第二章 導(dǎo)航衛(wèi)星精密定軌理論基礎(chǔ)15-30
• 2.1 時空系統(tǒng)15-19
• 2.1.1 時間系統(tǒng)15-16
• 2.1.2 坐標(biāo)系統(tǒng)16-19
• 2.2 衛(wèi)星運動方程及力學(xué)模型19-22
• 2.2.1 衛(wèi)星運動方程19-20
• 2.2.2 衛(wèi)星力學(xué)模型20-22
• 2.3 數(shù)值積分方法22-25
• 2.3.1 Runge-Kutta法23-24
• 2.3.2 Adams法24-25
• 2.4 衛(wèi)星觀測模型及誤差25-27
• 2.4.1 觀測方程25
• 2.4.2 非差無電離層組合方程25-26
• 2.4.3 誤差改正26-27
• 2.5 衛(wèi)星精密定軌參數(shù)估計方法27-28
• 2.5.1 批處理27
• 2.5.2 序貫處理27-28
• 2.6 軌道精度評定方法28-29
• 2.6.1 內(nèi)符合精度28
• 2.6.2 外符合精度28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 第三章 BDS衛(wèi)星卡爾曼濾波精密定軌30-43
• 3.1 卡爾曼濾波定軌30-35
• 3.1.1 基本原理30-32
• 3.1.2 觀測方程線性化32-34
• 3.1.3 參數(shù)初始值計算34-35
• 3.2 雙向卡爾曼濾波定軌35-39
• 3.2.1 基本原理及算法流程35-36
• 3.2.2 雙向濾波實驗分析36-39
• 3.3 抗差雙向卡爾曼濾波定軌39-42
• 3.3.1 抗差雙向卡爾曼濾波基本原理39-40
• 3.3.2 權(quán)因子確定40
• 3.3.3 實驗分析40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 隨機模型研究43-56
• 4.1 幾種常用隨機模型43-44
• 4.1.1 三角函數(shù)隨機模型43-44
• 4.1.2 指數(shù)函數(shù)隨機模型44
• 4.1.3 距離高度角定權(quán)44
• 4.2 幾種隨機模型的對比44-47
• 4.3 GEO/IGSO/MEO分類Helmert方差分量估計47-52
• 4.3.1 基本原理47-49
• 4.3.2 算例分析49-52
• 4.4 改進的Helmert方差分量估計法52-55
• 4.4.1 改進方法52-53
• 4.4.2 實驗分析53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 卡爾曼濾波定軌穩(wěn)定性分析56-66
• 5.1 不同初始值對濾波定軌結(jié)果的影響56-60
• 5.1.1 BDS衛(wèi)星廣播星歷誤差分析56-58
• 5.1.2 選取不同初始值實驗分析58-60
• 5.2 隨機線性系統(tǒng)的可控性與可測性60-61
• 5.3 迭代雙向卡爾曼濾波定軌61-64
• 5.3.1 迭代濾波思想61-62
• 5.3.2 實驗分析62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-66
• 第六章 BDS衛(wèi)星光壓模型研究66-77
• 6.1 常用光壓模型66-67
• 6.1.1 球模型66
• 6.1.2 SPHRC模型66-67
• 6.1.3 BERNE模型67
• 6.2 幾種常用光壓模型在BDS衛(wèi)星中的精度比較67-70
• 6.2.1 幾何軌道平滑原理67-69
• 6.2.2 常用光壓模型在BDS衛(wèi)星中的精度分析69-70
• 6.3 改進光壓模型70-73
• 6.3.1 改進思想70-71
• 6.3.2 實驗分析71-73
• 6.4 不同類型衛(wèi)星光壓模型參數(shù)精化73-76
• 6.4.1 GEO衛(wèi)星光壓模型參數(shù)精化73-74
• 6.4.2 IGSO衛(wèi)星光壓模型參數(shù)精化74-76
• 6.5 本章小結(jié)76-77
• 第七章 總結(jié)與展望77-79
• 7.1 總結(jié)77-78
• 7.2 不足之處78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-84
• 作者簡歷84

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韓健,劉巖,原洪峰;星載GPS地球靜止軌道衛(wèi)星自主定軌的新算法[J];測繪學(xué)院學(xué)報;2005年03期

2 趙德勇;潘曉剛;周海銀;王正明;;基于聯(lián)合定軌策略的星間相對測量自主定軌虧秩問題的改進[J];宇航學(xué)報;2006年02期

3 熊永清;賈沛璋;;星載GPS自主定軌的長期穩(wěn)定性[J];天文學(xué)報;2006年04期

4 韓保民;朱秀英;柳林濤;曲國慶;;偽隨機脈沖估計及其在簡化動力學(xué)定軌中的應(yīng)用[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2007年05期

5 吳志華;丁楊斌;申功勛;;一種新的星載GPS定軌濾波算法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2008年11期

6 吳江飛;黃s，

本文編號：917207