本文關(guān)鍵詞：BDS多星定軌卡爾曼濾波算法研究

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【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(shí)現(xiàn)用較少星座達(dá)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(kāi)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?jī)?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(dòng)力學(xué)模型、衛(wèi)星的觀測(cè)模型、軌道數(shù)值積分方法、參數(shù)估計(jì)方法以及軌道結(jié)果精度評(píng)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(guò)實(shí)測(cè)BDS 18個(gè)區(qū)域站觀測(cè)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(duì)于含有小粗差的觀測(cè)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(jì)中加入抗差估計(jì)的方法;針對(duì)在測(cè)站數(shù)不多、歷元觀測(cè)數(shù)據(jù)不多、星地空間結(jié)構(gòu)不強(qiáng)的情況下,迭代過(guò)程有可能將部分粗差分配到正常觀測(cè)值上而使正常觀測(cè)值降權(quán)的問(wèn)題,提出了在每次迭代僅對(duì)驗(yàn)后標(biāo)準(zhǔn)化殘差最大的觀測(cè)值進(jìn)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(jī)模型,并比較了不同隨機(jī)模型在BDS衛(wèi)星雙向卡爾曼濾波定軌下的精度。針對(duì)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(jì)的方法來(lái)調(diào)節(jié)不同類型衛(wèi)星之間的權(quán)比,并針對(duì)區(qū)域站MEO衛(wèi)星觀測(cè)值數(shù)量少、卡爾曼濾波開(kāi)始階段不穩(wěn)定等問(wèn)題提出了改進(jìn)。即待濾波穩(wěn)定后再進(jìn)行Helmert方差分量估計(jì),并根據(jù)不同類型衛(wèi)星的數(shù)量來(lái)進(jìn)行控制、采取不同的策略。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用改進(jìn)的Helmert方差分量估計(jì)方法進(jìn)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(duì)卡爾曼濾波的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析研究。研究了狀態(tài)參數(shù)不同初始值對(duì)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(duì)GEO衛(wèi)星影響較大,對(duì)IGSO衛(wèi)星和MEO衛(wèi)星的影響較小。針對(duì)在卡爾曼濾波系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)或觀測(cè)弧段長(zhǎng)度未能使卡爾曼濾波達(dá)到穩(wěn)定時(shí),初始值誤差對(duì)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(jì)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(jìn)行迭代計(jì)算的迭代雙向卡爾曼濾波定軌算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在相同初始先驗(yàn)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(duì)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(jí)數(shù)形式,在9參數(shù)BENRE模型的基礎(chǔ)上添加二階周期項(xiàng)作為基礎(chǔ)模型,并對(duì)三類衛(wèi)星分別通過(guò)相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行參數(shù)降維,建立了各自獨(dú)立的光壓模型。通過(guò)數(shù)據(jù)驗(yàn)證可得:對(duì)于GEO衛(wèi)星,應(yīng)采用15參數(shù)BERNE光壓模型;對(duì)于IGSO衛(wèi)星,應(yīng)采用13參數(shù)BERNE光壓模型;對(duì)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(jì) Helmert方差分量估計(jì) 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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)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?jī)?nèi)容13-15
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究?jī)?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(shí)空系統(tǒng)15-19
• 2.1.1 時(shí)間系統(tǒng)15-16
• 2.1.2 坐標(biāo)系統(tǒng)16-19
• 2.2 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方程及力學(xué)模型19-22
• 2.2.1 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)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(cè)模型及誤差25-27
• 2.4.1 觀測(cè)方程25
• 2.4.2 非差無(wú)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(jì)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(píng)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(cè)方程線性化32-34
• 3.1.3 參數(shù)初始值計(jì)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?yàn)V波實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)分析40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 隨機(jī)模型研究43-56
• 4.1 幾種常用隨機(jī)模型43-44
• 4.1.1 三角函數(shù)隨機(jī)模型43-44
• 4.1.2 指數(shù)函數(shù)隨機(jī)模型44
• 4.1.3 距離高度角定權(quán)44
• 4.2 幾種隨機(jī)模型的對(duì)比44-47
• 4.3 GEO/IGSO/MEO分類Helmert方差分量估計(jì)47-52
• 4.3.1 基本原理47-49
• 4.3.2 算例分析49-52
• 4.4 改進(jìn)的Helmert方差分量估計(jì)法52-55
• 4.4.1 改進(jìn)方法52-53
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)驗(yàn)分析58-60
• 5.2 隨機(jī)線性系統(tǒng)的可控性與可測(cè)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(shí)驗(yàn)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(jìn)光壓模型70-73
• 6.3.1 改進(jìn)思想70-71
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)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(xiàn)80-84
• 作者簡(jiǎn)歷84

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào);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(duì)測(cè)量自主定軌虧秩問(wèn)題的改進(jìn)[J];宇航學(xué)報(bào);2006年02期

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

4 韓保民;朱秀英;柳林濤;曲國(guó)慶;;偽隨機(jī)脈沖估計(jì)及其在簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)定軌中的應(yīng)用[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(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(bào);2008年11期

6 吳江飛;黃s，

本文編號(hào)：917207