本文選題：車載高精度定位　切入點：GNSS技術　出處：《中國礦業(yè)大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：本論文針對當前車載導航監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題,結合國家自然科學基金項目“面向大范圍礦區(qū)的BDS非差非組合精密單點定位模型研究”和山西能源交通投資有限公司項目“車輛安全運營監(jiān)控管理系統(tǒng)關鍵技術研究”,以GNSS技術、INS技術、現(xiàn)代測量數(shù)據(jù)處理技術、計算機網(wǎng)絡通訊技術和軟件工程技術等為支撐,研究車載高精度實時定位模式、相應算法及其實現(xiàn)技術,提高車載實時定位精度和適應環(huán)境能力,及時監(jiān)控車輛安全運行狀態(tài),為實現(xiàn)對車輛安全運行狀態(tài)的實時監(jiān)控提供技術基礎。本論文的主要研究工作及成果如下:1)構建了基于GNSS的車載導航系統(tǒng)的高精度定位理論基礎。構建了GNSS偽距和載波相位的非差觀測方程和雙差觀測方程,利用科廷理工大學CUTA站點的7天數(shù)據(jù),對GPS、GLONASS和BDS單系統(tǒng)、組合系統(tǒng)的偽距和載波的PPP定位和雙差定位結果進行分析;分析了GNSS下,軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星天線相位中心偏差、大氣延遲誤差以及其他相關誤差的影響特性及其改正算法和思路,重點討論了電離層和對流層延遲誤差的算法;建立了GNSS定位的最小二乘估計算法與動態(tài)kalman濾波算法。2)在地基增強系統(tǒng)下,建立了基于多頻多系統(tǒng)的GNSS參考站間的誤差改正模型、虛擬觀測值算法、模糊度解算方法和流動站位置解算方法,并利用江蘇CORS系統(tǒng)中的5個參考站數(shù)據(jù)進行試驗計算,解算的參考站坐標的中誤差約為±3.6cm,完全滿足地基增強系統(tǒng)下車載系統(tǒng)高精度導航與監(jiān)控管理的需要。3)建立了無地基增強網(wǎng)條件下的高精度車載導航定位的理論基礎。介紹了多頻多系統(tǒng)動態(tài)PPP觀測值函數(shù)模型和隨機模型,并利用IGS站的靜態(tài)數(shù)據(jù)進行模擬計算,驗證算法的正確性和程序的可靠性;針對車載動態(tài)定位,建立了以位置參數(shù)、速度、加速度為狀態(tài)參數(shù)的動態(tài)PPP隨機游走模型,討論了動態(tài)PPP濾波參數(shù)設置方法。根據(jù)國際多模GNSS實驗工程(MGEX)站點的靜態(tài)數(shù)據(jù)仿真計算結果和實際車載動態(tài)數(shù)據(jù)的計算結果,論證了多頻多系統(tǒng)動態(tài)PPP在車載動態(tài)定位中的可行性和有效性。4)構建了GNSS信號遮擋嚴重的條件下實現(xiàn)車載導航定位的GNSS/INS組合算法。在介紹GNSS/INS組合導航的基本概念、基本方法和基本理論的基礎上,重點介紹了基于真實坐標系的?角法的捷聯(lián)慣導的誤差方程,給出了包括姿態(tài)、速度、位置、陀螺漂移和加速度計偏差等15參數(shù)為狀態(tài)參數(shù)的Kalman濾波狀態(tài)方程,形成了GNSS/INS松組合下的動態(tài)系統(tǒng)量測方程,為實現(xiàn)GNSS/INS松組合下車載動態(tài)導航定位提供了基礎;為了驗證本文提出的組合導航算法的有效性和穩(wěn)定性,在上海市選取了八組典型城市道路測試場景進行了測試,獲得了城市道路動態(tài)定位綜合精度為3.124m的測試成果,較好地解決了無GNSS信號條件下(如隧道)的車載導航定位問題。5)研發(fā)了車載導航定位系統(tǒng),以實現(xiàn)車輛安全運營和高精度監(jiān)控管理,較好地解決了理論服務于生產(chǎn)實踐問題。在相關理論和技術的支持下,從高精度定位功能、高精度導航功能、監(jiān)控管理功能、報警功能、視頻功能、查詢功能、統(tǒng)計分析功能和手機客戶端功能等8個方面,簡單總結歸納了車載導航系統(tǒng)應具備基本功能;結合所研發(fā)的車載導航定位系統(tǒng)在不同場地的測試、應用情況,介紹了監(jiān)控平臺軟件和手機客戶端軟件的功能實現(xiàn)及其效果。
[Abstract]:This paper based on the existing monitoring system for vehicle navigation problems, combined with the National Natural Science Fund Project "for a large range of mining area BDS non difference combined precise point positioning model research" and Shanxi Energy Investment Company Limited traffic project "vehicle safety operation monitoring management system key technology research", based on the GNSS Technology, INS technology, modern the measurement data processing technology, computer network communication technology and software engineering technology to support the research of vehicle high precision real-time positioning mode, the corresponding algorithm and its implementation technology, improve vehicle real-time positioning accuracy and the ability to adapt to the environment, timely monitoring the safe operation of the vehicle, provide a technical basis for the implementation of real-time monitoring of the safe operation of the vehicle. The main research status the work and achievements of this thesis are as follows: 1) construction of the high precision positioning theory of vehicle navigation system based on GNSS structure. The non difference observation equation of GNSS pseudorange and carrier phase and double difference observation equation, the Curtin University of technology CUTA site 7 days of data, GPS, GLONASS and BDS single PPP positioning system, pseudorange and carrier combination system and double difference location results were analyzed; analysis of the GNSS track, error, satellite clock error, satellite antenna phase center deviation, atmospheric delay error and other error correction algorithm and the influencing characteristics and ideas, focus on the ionospheric and tropospheric delay error algorithm; established the least squares GNSS location estimation algorithm and dynamic Kalman algorithm.2) in ground-based augmentation system, established correction model multi frequency multi system GNSS reference station based on error algorithm, virtual observations, ambiguity resolution method and mobile station location calculation method, and the use of CORS system in Jiangsu in 5 reference station data Numerical calculation of reference station coordinates error 3.6cm, fully meet the needs of foundation to enhance the.3 system of high precision navigation and monitoring management system) established the foundation to enhance the theoretical basis of high precision vehicle navigation network conditions. This paper introduces the function model and the stochastic model of multi frequency dynamic PPP multi system observations, static data and using the IGS station simulation, reliability and correctness of program verification algorithm; based on vehicle dynamic positioning, established the position parameter, velocity, acceleration as the state parameters of the PPP dynamic random walk model, discussed the setting method of PPP dynamic filter parameters. According to the international multimode GNSS experiment Engineering (MGEX) static data simulation site calculation results and the actual results of vehicle dynamic data, demonstrates the dynamic multi frequency PPP system in vehicle dynamic positioning in the feasibility and Effect of.4) to construct the GNSS/INS combination algorithm of GNSS signal blocked under the conditions of realization of vehicle navigation and positioning. In introducing the basic conception of GNSS/INS integrated navigation, basic methods and basic theories, focuses on the real coordinate system based on the error equation? Strapdown inertial angle method is given, including posture. Speed, position, Kalman filtering state equation 15 parameters for the state parameters of the gyro drift and accelerometer bias, forming a dynamic system GNSS/INS loose under the combination of the measurement equation, for the realization of GNSS/INS vehicle navigation and positioning loose dynamic combination provides effective basis; in order to verify the proposed integrated navigation algorithm and the stability. Shanghai city selected the eight typical city road test scenarios were tested to obtain an integrated precision city road dynamic positioning for the test results of 3.124m, a better solution to GNSS Signal conditions (such as tunnel) problem of.5 vehicle navigation) developed vehicle navigation and positioning system, to achieve the safe operation of the vehicle and high precision monitoring and management, to solve the problems in the production practice. The theory of service in theory and technology, from high precision positioning function, high precision navigation, monitoring management function, alarm function, video function, query function, statistical analysis of 8 aspects of function and function of mobile phone client, simply summarizes the vehicle navigation system should have the basic functions; combined with the vehicular navigation system developed in different field test, application, introduces the monitoring platform software and mobile phone client software the function and its implementation effect.

【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U495;U463.67

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本文編號：1557327