慣導(dǎo)輔助BDS/GPS高精度動(dòng)態(tài)定位模型研究
發(fā)布時(shí)間:2021-01-11 09:05
GNSS與INS組合系統(tǒng)能夠提供連續(xù)、可靠以及豐富的導(dǎo)航信息,近幾十年來(lái),被廣泛應(yīng)用于軍事活動(dòng)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中。面向地理信息的快速獲取與更新需求,高精度位置信息的支撐不可或缺。本文重點(diǎn)針對(duì)INS輔助的BDS/GPS高精度定位理論進(jìn)行深入研究,內(nèi)容涵蓋INS誤差隨機(jī)建模方法、INS系統(tǒng)快速對(duì)準(zhǔn)模型、BDS/GPS融合高精度定位模型、GNSS/INS組合導(dǎo)航模型、自適應(yīng)交互式多模型濾波、INS輔助周跳探測(cè)與修復(fù)、INS輔助BDS/GPS單頻/雙頻模糊度固定、INS輔助快速精密單點(diǎn)定位等幾個(gè)方面,取得的主要研究成果如下:(1)慣性系統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)速度和精度直接影響導(dǎo)航系統(tǒng)的性能,針對(duì)似靜態(tài)的慣性平臺(tái),提出了基于RTS濾波輔助的迭代初始自對(duì)準(zhǔn)算法。在前向精對(duì)準(zhǔn)完成后,采用RTS濾波進(jìn)行姿態(tài)更新,利用RTS姿態(tài)信息和器件誤差估值作為約束信息,進(jìn)行迭代初始對(duì)準(zhǔn)。模擬數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明,提出的算法能夠有效提高對(duì)準(zhǔn)速度和精度。(2)GNSS動(dòng)態(tài)定位中周跳的頻繁發(fā)生直接影響定位效率,而傳統(tǒng)觀測(cè)值組合法主要受偽距觀測(cè)值精度以及電離層誤差的影響。提出了INS輔助的緊組合周跳探測(cè)算法,構(gòu)造了不同觀測(cè)值組合...
【文章來(lái)源】:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:247 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
GPS衛(wèi)星一天內(nèi)星下點(diǎn)軌跡Figure1-1GroundtracksofGPSconstellationinoneday
1 緒論1.1.1.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。自 199年 BDS 開(kāi)始從區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)向全球?qū)Ш较到y(tǒng)發(fā)展,并計(jì)劃在 2020 年左右建成全球覆蓋的導(dǎo)航系統(tǒng),向全球用戶提供可靠的導(dǎo)航、定位與授時(shí)服務(wù)。與 GPS 系統(tǒng)不同的是 BDS 系統(tǒng)的衛(wèi)星星座由 3 種類型的衛(wèi)星組成,即地球靜止軌道衛(wèi)星(GEO)、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星(IGSO)以及中圓地球軌道衛(wèi)星(MEO)。BD系統(tǒng)于2012年底開(kāi)始向亞太區(qū)域用戶提供服務(wù),在軌衛(wèi)星有5顆GEO、5顆IGS以及 4 顆 MEO,而系統(tǒng)完全建成后將由 5 顆 GEO 衛(wèi)星、27 顆 MEO 衛(wèi)星和 3 顆IGSO 衛(wèi)星組成[38; 39]。目前,BDS 仍然處于全球組網(wǎng)階段,空間衛(wèi)星仍然在不斷補(bǔ)充。圖 1-2 為 2017 年 2 月 1 日的 BDS 衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡,包含 5 顆 GEO 衛(wèi)星(紅色,C01-C05),6 顆 IGSO 衛(wèi)星(綠色,C06-C10 和 C13)以及 3 顆 ME衛(wèi)星(藍(lán)色,C11、C12 和 C14),BDS 系統(tǒng)目前主要覆蓋區(qū)域仍在亞太地區(qū)。BDS 衛(wèi)星支持全星座播發(fā)三頻信號(hào),保障了 BDS 系統(tǒng)的定位能力。
31(c) Z 軸圖 2-5 SPAN-CPT 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) Allan 方差分析結(jié)果Figure 2-5 Allan variance results for SPAN-CPT real data表 2-1 隨機(jī)誤差參數(shù)估計(jì)系數(shù)及單位Table 2-1 Random error parameters estimated coefficients and units誤差 X 軸 Y 軸 Z 軸 廠商參考 單化噪聲 0.0328 0.0578 0.0258 - 隨機(jī)游走 0.0384 0.0445 0.0527 0.0667o( )不穩(wěn)定性 0.4430 0.8925 0.8643 1.0000o( 率隨機(jī)游走 6.2190 3.9899 2.6164 -o( )率斜坡 8.2498 3.6360 6.4629 -o( 獲得一階高斯馬爾科夫過(guò)程的相關(guān)時(shí)間參數(shù),常需要對(duì)靜態(tài)自相關(guān)分析,得到近似的指數(shù)自相關(guān)函數(shù),從而推導(dǎo)相關(guān)時(shí)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]GNSS多系統(tǒng)組合精密定位研究進(jìn)展[J]. 柴洪洲,潘宗鵬,崔岳. 海洋測(cè)繪. 2016(04)
[2]GPS/BDS混合雙差分RTK定位方法及結(jié)果分析[J]. 樓益棟,龔曉鵬,辜聲峰,鄭福. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué). 2016(01)
[3]導(dǎo)航與定位若干注記[J]. 楊元喜. 導(dǎo)航定位學(xué)報(bào). 2015(03)
[4]單頻GPS/BDS/MEMS IMU緊組合模糊度固定抗差模型[J]. 韓厚增,王慶,王堅(jiān). 中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(04)
[5]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)單歷元定向算法研究[J]. 唐衛(wèi)明,李笛,遲鳳明. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2013(09)
[6]精密單點(diǎn)定位在GPS/INS組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[J]. 李增科,王堅(jiān),高井祥. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2013(01)
[7]北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)測(cè)距信號(hào)的精度分析[J]. 程鵬飛,李瑋,秘金鐘. 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2012(05)
[8]基于時(shí)空系統(tǒng)統(tǒng)一的北斗與GPS融合定位[J]. 高星偉,過(guò)靜珺,程鵬飛,陸明泉,丁志剛,秘金鐘,成英燕,敖翔,祝會(huì)忠. 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2012(05)
[9]基于偽距相位組合實(shí)時(shí)探測(cè)與修復(fù)GNSS三頻非差觀測(cè)數(shù)據(jù)周跳[J]. 李金龍,楊元喜,徐君毅,何海波,郭海榮. 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2011(06)
[10]GPS/Doppler導(dǎo)航隨機(jī)模型的移動(dòng)窗口實(shí)時(shí)估計(jì)算法[J]. 周澤波,沈云中,李博峰. 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2011(02)
博士論文
[1]GPS和捷聯(lián)慣導(dǎo)組合導(dǎo)航新方法及系統(tǒng)誤差補(bǔ)償方案研究[D]. 韓松來(lái).國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[2]GNSS/INS組合導(dǎo)航誤差補(bǔ)償與自適應(yīng)濾波理論的拓展[D]. 吳富梅.解放軍信息工程大學(xué) 2010
[3]捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)方法研究[D]. 李東明.哈爾濱工程大學(xué) 2006
[4]差分GPS/INS組合定位定姿及其在MMS中的應(yīng)用[D]. 孫紅星.武漢大學(xué) 2004
[5]高精度GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量及質(zhì)量控制[D]. 何海波.中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué) 2002
碩士論文
[1]自適應(yīng)融合導(dǎo)航理論與方法及其在GPS和INS中的應(yīng)用[D]. 高為廣.中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué) 2005
本文編號(hào):2970488
【文章來(lái)源】:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:247 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
GPS衛(wèi)星一天內(nèi)星下點(diǎn)軌跡Figure1-1GroundtracksofGPSconstellationinoneday
1 緒論1.1.1.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。自 199年 BDS 開(kāi)始從區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)向全球?qū)Ш较到y(tǒng)發(fā)展,并計(jì)劃在 2020 年左右建成全球覆蓋的導(dǎo)航系統(tǒng),向全球用戶提供可靠的導(dǎo)航、定位與授時(shí)服務(wù)。與 GPS 系統(tǒng)不同的是 BDS 系統(tǒng)的衛(wèi)星星座由 3 種類型的衛(wèi)星組成,即地球靜止軌道衛(wèi)星(GEO)、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星(IGSO)以及中圓地球軌道衛(wèi)星(MEO)。BD系統(tǒng)于2012年底開(kāi)始向亞太區(qū)域用戶提供服務(wù),在軌衛(wèi)星有5顆GEO、5顆IGS以及 4 顆 MEO,而系統(tǒng)完全建成后將由 5 顆 GEO 衛(wèi)星、27 顆 MEO 衛(wèi)星和 3 顆IGSO 衛(wèi)星組成[38; 39]。目前,BDS 仍然處于全球組網(wǎng)階段,空間衛(wèi)星仍然在不斷補(bǔ)充。圖 1-2 為 2017 年 2 月 1 日的 BDS 衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡,包含 5 顆 GEO 衛(wèi)星(紅色,C01-C05),6 顆 IGSO 衛(wèi)星(綠色,C06-C10 和 C13)以及 3 顆 ME衛(wèi)星(藍(lán)色,C11、C12 和 C14),BDS 系統(tǒng)目前主要覆蓋區(qū)域仍在亞太地區(qū)。BDS 衛(wèi)星支持全星座播發(fā)三頻信號(hào),保障了 BDS 系統(tǒng)的定位能力。
31(c) Z 軸圖 2-5 SPAN-CPT 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) Allan 方差分析結(jié)果Figure 2-5 Allan variance results for SPAN-CPT real data表 2-1 隨機(jī)誤差參數(shù)估計(jì)系數(shù)及單位Table 2-1 Random error parameters estimated coefficients and units誤差 X 軸 Y 軸 Z 軸 廠商參考 單化噪聲 0.0328 0.0578 0.0258 - 隨機(jī)游走 0.0384 0.0445 0.0527 0.0667o( )不穩(wěn)定性 0.4430 0.8925 0.8643 1.0000o( 率隨機(jī)游走 6.2190 3.9899 2.6164 -o( )率斜坡 8.2498 3.6360 6.4629 -o( 獲得一階高斯馬爾科夫過(guò)程的相關(guān)時(shí)間參數(shù),常需要對(duì)靜態(tài)自相關(guān)分析,得到近似的指數(shù)自相關(guān)函數(shù),從而推導(dǎo)相關(guān)時(shí)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]GNSS多系統(tǒng)組合精密定位研究進(jìn)展[J]. 柴洪洲,潘宗鵬,崔岳. 海洋測(cè)繪. 2016(04)
[2]GPS/BDS混合雙差分RTK定位方法及結(jié)果分析[J]. 樓益棟,龔曉鵬,辜聲峰,鄭福. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué). 2016(01)
[3]導(dǎo)航與定位若干注記[J]. 楊元喜. 導(dǎo)航定位學(xué)報(bào). 2015(03)
[4]單頻GPS/BDS/MEMS IMU緊組合模糊度固定抗差模型[J]. 韓厚增,王慶,王堅(jiān). 中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(04)
[5]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)單歷元定向算法研究[J]. 唐衛(wèi)明,李笛,遲鳳明. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2013(09)
[6]精密單點(diǎn)定位在GPS/INS組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[J]. 李增科,王堅(jiān),高井祥. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2013(01)
[7]北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)測(cè)距信號(hào)的精度分析[J]. 程鵬飛,李瑋,秘金鐘. 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2012(05)
[8]基于時(shí)空系統(tǒng)統(tǒng)一的北斗與GPS融合定位[J]. 高星偉,過(guò)靜珺,程鵬飛,陸明泉,丁志剛,秘金鐘,成英燕,敖翔,祝會(huì)忠. 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2012(05)
[9]基于偽距相位組合實(shí)時(shí)探測(cè)與修復(fù)GNSS三頻非差觀測(cè)數(shù)據(jù)周跳[J]. 李金龍,楊元喜,徐君毅,何海波,郭海榮. 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2011(06)
[10]GPS/Doppler導(dǎo)航隨機(jī)模型的移動(dòng)窗口實(shí)時(shí)估計(jì)算法[J]. 周澤波,沈云中,李博峰. 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2011(02)
博士論文
[1]GPS和捷聯(lián)慣導(dǎo)組合導(dǎo)航新方法及系統(tǒng)誤差補(bǔ)償方案研究[D]. 韓松來(lái).國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[2]GNSS/INS組合導(dǎo)航誤差補(bǔ)償與自適應(yīng)濾波理論的拓展[D]. 吳富梅.解放軍信息工程大學(xué) 2010
[3]捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)方法研究[D]. 李東明.哈爾濱工程大學(xué) 2006
[4]差分GPS/INS組合定位定姿及其在MMS中的應(yīng)用[D]. 孫紅星.武漢大學(xué) 2004
[5]高精度GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量及質(zhì)量控制[D]. 何海波.中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué) 2002
碩士論文
[1]自適應(yīng)融合導(dǎo)航理論與方法及其在GPS和INS中的應(yīng)用[D]. 高為廣.中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué) 2005
本文編號(hào):2970488
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