發(fā)布時間：2021-12-30 17:05

　　GNSS動態(tài)定位在觀測環(huán)境良好的情況下,可以獲得厘米級的定位精度。但是在城市等復(fù)雜環(huán)境下容易出現(xiàn)信號衰減、遮擋以及中斷等現(xiàn)象,從而無法保障其定位精度、連續(xù)性和可靠性。GNSS/INS組合導(dǎo)航技術(shù)可以提高GNSS的定位精度和連續(xù)性,因此被廣泛使用。在城市等復(fù)雜環(huán)境下,傳統(tǒng)的松組合易受衛(wèi)星顆數(shù)限制,而基于偽距的緊組合受偽距精度的限制無法滿足更高精度應(yīng)用領(lǐng)域的需求。本文以GPS系統(tǒng)為對象,圍繞GPS載波相位/INS緊組合導(dǎo)航算法開展研究,旨在提高GPS動態(tài)定位的定位精度、連續(xù)性和可靠性,論文的主要研究內(nèi)容和成果如下:（1）提出了一種周跳探測與修復(fù)組合方法,采用電離層殘差法和MW組合法探測周跳,然后在此基礎(chǔ)上使用偽距與相位比較法和電離層殘差法進行修復(fù),最后通過MW寬巷模糊度檢驗是否修復(fù)成功。實驗表明,該算法的定位精度和模糊度固定率與單歷元解算的結(jié)果基本一致,能夠用于動態(tài)定位的解算。（2）提出了一種組合單頻加寬巷觀測值的模糊度解算策略,實驗表明,該解算策略不僅可以提高GPS模糊度固定成功率,也可以獲得更高的動態(tài)定位精度。（3）推導(dǎo)了GPS/INS緊組合導(dǎo)航的系統(tǒng)方程和量測方程,提出將GPS模糊度... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各坐標(biāo)系間的相互關(guān)系

3GNSS周跳探測與模糊度求解41表示為：1121011WL（3-52）此時，L1和寬巷組合的測量噪聲可以表示為：11121121001111001LLLLLLL（3-53）3.4實驗分析（ExperimentalAnalysis）本節(jié)主要對GPS動態(tài)定位進行解算，并通過具體算例對上述中的周跳探測與修復(fù)策略以及模糊度求解方法進行驗證，同時也為后面第五章緊組合軟件程序的設(shè)計提供一定的理論和實驗支撐。3.4.1實驗描述首先實驗數(shù)據(jù)為2019年3月在中國礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)采集的一組跑車數(shù)據(jù)。其中，GPS接收機采用兩臺天寶R10，基準(zhǔn)站設(shè)在學(xué)校北門已知控制點處，大地坐標(biāo)為（34.22025453°，117.143996839°，37.664997m），數(shù)據(jù)采樣率設(shè)為1Hz，截止高度角設(shè)為10度，采集時間約為24分鐘，基線長度最大約為1.25km。由于動態(tài)定位的精度評定沒有統(tǒng)一的參考標(biāo)準(zhǔn)，一般比較困難，常用的方法就是使用成熟的商業(yè)軟件進行對比，因為其可靠性一般很高。因此本文采用諾瓦泰IE8.8軟件的GPS雙頻平滑解算結(jié)果作為參考值，該軟件處理動態(tài)數(shù)據(jù)的精度一般可達5cm以內(nèi)，特別是短基線情況下，單頻可達2cm，雙頻可達1cm。這里給出IE軟件解算的軌跡和跑車在各個方向的速度如圖3-2和3-3所示。圖3-2參考軌跡Figure3-2Referencetrajectory

碩士學(xué)位論文54其協(xié)方差可以表示為：()()kTkkkkvCHPHR（4-27）圖4-2正態(tài)分布圖Figure4-2Normaldistribution4.2基于載波相位的GPS/INS緊組合導(dǎo)航模型（GPS/INSTightlyCoupledNavigationModelBasedonCarrierPhase）緊組合是將GPS觀測值和INS預(yù)測的觀測值一起輸入到卡爾曼濾波器中，通過濾波融合獲得載體的導(dǎo)航結(jié)果。與松組合相比，緊組合的定位精度和魯棒性較優(yōu)，特別是衛(wèi)星數(shù)量較少甚至失鎖時，它可以提高GPS在惡劣觀測條件下的可用性。此外，由于緊組合只需要一個濾波器，因此其在實際工作中計算效率更高。緊組合根據(jù)GPS觀測值的類型可分為兩種，一種是基于偽距和偽距率的緊組合；另一種是基于載波相位的緊組合。其中，前者在實際工作中應(yīng)用非常廣泛，主要是因為它不需要解算整周模糊度，實施起來比較方便，但是由于偽距的精度較差，即使通過差分技術(shù)還是不能使其噪聲減小，仍然在2到3米左右。此外，位置誤差可能會影響到姿態(tài)誤差的解算，使得系統(tǒng)的精度和可靠性會降低。而基于載波相位的緊組合能解決前者精度低的問題，但關(guān)鍵問題是整周模糊度的正確固定，這也是它的難點。一旦整周模糊度能正確固定，GPS載波相位觀測值即可轉(zhuǎn)化為一個高精度的測相偽距信息，緊組合系統(tǒng)可實現(xiàn)更高的定位精度。4.2.1附加模糊度消參的GPS/INS緊組合策略緊組合中的整周模糊度一般有兩種解決方法，一種是用INS位置坐標(biāo)作為虛擬觀測值來輔助整周模糊度獨立解算，從而實現(xiàn)模糊度的固定。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，模塊化程度高，獨立性好；但是需要兩個濾波器來完成，解算時間較長，還有就是需要考慮何時去輔助GPS濾波器才好。而另一種方法是將模糊度參數(shù)附加在GPS/INS濾波狀態(tài)方程中一起估計，同時可以輔助模糊度的固定，如圖4-3

【參考文獻】：
期刊論文
[1]MEMS慣性傳感器現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 卞玉民,胡英杰,李博,徐淑靜,楊擁軍.  計測技術(shù). 2019(04)
[2]整周模糊度的在航解算——GNSS動態(tài)載波相位測量的數(shù)據(jù)處理方法之五[J]. 劉基余,陳小明.  數(shù)字通信世界. 2018(08)
[3]一種改進的寬巷引導(dǎo)整周模糊度固定算法[J]. 劉碩,張磊,李健.  武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2018(04)
[4]RTK/INS緊組合算法在衛(wèi)星數(shù)不足情況下的性能分析[J]. 李團,章紅平,牛小驥,張全.  武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2018(03)
[5]GNSS精密單點定位技術(shù)及應(yīng)用進展[J]. 張小紅,李星星,李盼.  測繪學(xué)報. 2017(10)
[6]基于模糊度相關(guān)法的北斗三頻載波單歷元基線解算[J]. 姚一飛,高井祥,李增科,譚興龍,韓厚增.  武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2016(11)
[7]城市環(huán)境下BDS+GPS RTK+INS緊組合算法性能分析[J]. 李團,章紅平,牛小驥,張全.  測繪通報. 2016(09)
[8]GNSS偽距差分定位及其特色——GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法之二[J]. 劉基余.  數(shù)字通信世界. 2016(08)
[9]GNSS多系統(tǒng)組合精密定位研究進展[J]. 柴洪洲,潘宗鵬,崔岳.  海洋測繪. 2016(04)
[10]GNSS偽距單點定位及其實現(xiàn)——GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法之一[J]. 劉基余.  數(shù)字通信世界. 2016(S1)

博士論文
[1]GNSS精密單點定位及非差模糊度快速確定方法研究[D]. 李星星.武漢大學(xué) 2013
[2]GNSS/INS深組合導(dǎo)航理論與方法研究[D]. 陳坡.解放軍信息工程大學(xué) 2013
[3]旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王庭軍.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[4]光纖陀螺捷聯(lián)旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王鑫哲.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[5]高精度GPS動態(tài)測量及質(zhì)量控制[D]. 何海波.中國人民解放軍信息工程大學(xué) 2002

碩士論文
[1]GNSS/INS組合導(dǎo)航模型研究與性能分析[D]. 王世達.中國礦業(yè)大學(xué) 2019



本文編號：3558630