GNSS动态相对定位算法研究

发布时间：2018-04-12 17:09

本文选题：GNSS + 相对定位　；参考：《解放军信息工程大学》2013年博士论文

【摘要】：GNSS动态相对定位是在静态相对定位技术、准动态相对定位技术的基础上发展起来的一种新兴的定位技术,在空中加油、航天器对接、舰载机着舰等方面有着广泛的应用,是目前GNSS研究的一个热门方向。本文系统研究了GNSS动态相对定位理论,包括观测数据处理、误差修正、动态模糊度搜索、数据处理模型等。论文的主要贡献有以下几点:1.考虑到GNSS动态相对定位在空间方面的应用,从信号的发射张角、地球遮挡及信号的功率出发,分析载体在地面服务空域、空间服务空域的可见性问题,导出了载体在各种空间条件下的可见性公式。2.研究了GNSS动态相对定位的观测模型、误差模型,分析了动态相对定位中主要误差源的特性、影响及常用的改正方法。针对GNSS动态相对的特点,推导了卫星星历误差、电离层延迟误差及对流层延迟误差随着距离、高差等因素的改变,对GNSS相对定位造成不同程度影响的公式。3.研究了在动态条件下,先验条件较少,数据采样率高,法矩阵易呈现病态的现象。分别从增加先验信息和数学手段降低病态性影响两个方面进行了研究,比较了截断奇异值法、岭估计、正则化方法等数学手段,认为这些方法本质并无太大区别;比较增加先验条件与数学手段在降低法矩阵病态性的效果后,得出了充分利用先验条件优于通过数据手段解决病态性方法的结论。4.鉴于先验条件对病态性方程解算的帮助,对载波双差观测方程先验协方差矩阵的确定方法进行了比较研究,在原有仰角函数法的基础上,提出一种新的确定载波双差观测方程先验协方差矩阵的简便方法,经验证,较原有仰角函数法更优。5.GNSS动态相对过程中,先验条件少,动态性高,载体的滤波模型易受到有色噪声及法矩阵病态性的影响,在一些情况下会造成模糊度的误判;Ratio值检验法及OVT法都难以甄别,针对这种错误现象,作者提出了基于Ratio值变率的模糊度确认准则,可以有效识别Ratio值持续保持较大量级,但模糊度值却是错误的现象。6.研究了适合动态相对定位的周跳探测与修复问题。周跳的探测与修复是动态相对定位的核心技术之一,通过对动态条件及周跳成因的分析,得出了几何无关的周跳检验量最适合动态周跳检测的结论。7.研究了多普勒法在动态相对定位中的可行性。针对多普勒观测值的精度没有统一说法,作者采用零基线的方式对不同类型接收机的数据进行了比较,得出了多普勒观测量的精度主要与接收机类型有关的结论;比较了多普勒法应用于静态和动态检测周跳的效果,认为多普勒法可以用于动态相对定位,但必须明确载体运动状态及多普勒观测值的精度。8.研究了多普勒法、伪距相位组合法、电离层残差法、三频组合法等周跳检验方法的原理、特点,并实际验证了它们的修复效果,认为它们都可以用于动态周跳的探测与修复,但有各自的适用范围,需要配合使用;比较了BDS中几种常用的周跳探测与修复的三频组合,并得出了BDS中最适合周跳探测与修复的三频组合。9.针对动态相对定位特点,分别研究载体动态模型和滤波模型,对载体动态模型的研究表明,要针对不同的运动过程选择适用的动态模型,并不是越复杂的模型越好;对滤波模型的研究表明,在复杂的动态条件下,滤波模型要能够抑制发散、能够充分利用载体运动状态及其它先验信息、能够抑制机动加速度及观测数据粗差带来的影响,实际计算表明,抗差自适应滤波可以满足上述条件,并在实际应用中有较好表现。
[Abstract]:The relative positioning theory of GNSS is studied in this paper , which includes observation data processing , error correction , dynamic fuzzy degree search and data processing model . In this paper , the principle and characteristics of the dynamic relative positioning are studied . The results show that the Doppler method can be used for the detection and repair of dynamic relative positioning . The results show that the Doppler method can be used to detect and repair the dynamic relative positioning .

【学位授予单位】：解放军信息工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P228.4

【参考文献】