GPS动态对动态相对定位算法研究及软件开发

发布时间：2020-07-29 13:49

【摘要】：传统的基于载波相位的相对定位技术可以达到cm级的精度,但是基准站需要固定在坐标已知的位置上,所能覆盖的范围有限。在很多特定情境下需要求解两个移动载体之间的相对位置,由于移动载体离固定的基准站距离很远,比如飞机阵列飞行、飞机船舰在航行中加油、卫星导弹追踪、海上船舰相对定位、汽车相对定位等,在这些应用场合中,难以使用固定基准站的相对定位方法。应用动态对动态(简称动对动)相对定位技术,可以克服传统相对定位方法在这些应用场合上的不足,精确获得两个运动载体之间的相对位置关系。本论文针对GPS动对动相对定位的理论方法和实际应用展开研究,通过学习已有的相对定位的原理与方法,掌握并实现了动对动周跳探测与修复、动对动整周模糊度固定、动对动基线解算等算法,编写了GPS动对动相对定位软件,最后利用实测数据进行处理分析。本论文的主要工作内容包括:(1)分析了GPS卫星观测方程和相关的误差改正模型。对单点定位和相对定位的误差来源进行了深入分析,针对动对动相对定位,重点讨论了大气延迟、多路径效应、观测噪声等误差及其改正方法。(2)针对周跳探测与修复展开了深入研究,分析了多普勒法、伪距相位组合法、电离层残差法、TurboEdit等常用的动态周跳处理方法,针对动对动相对定位的特点,提出了一种综合的周跳处理方法,并利用GPS观测数据进行验证分析,结果表明综合方法能够更加有效地探测出敏感的周跳组合。(3)针对模糊度解算展开了分析研究。介绍了常用的模糊度OTF解算方法,对LAMBDA算法进行了深入研究,并利用GPS观测数据进行了验证分析,结果表明LAMBDA算法固定率达到了99%。(4)对动对动相对定位数学模型进行了深入的分析研究。就基准站坐标误差对动对动基线解算的影响进行了分析,研究了Kalman滤波动对动相对定位数学模型,并利用固定基线的GPS观测数据进行了算法验证,取得了cm级的定位精度。(5)在动对动相对定位模型算法的基础上,利用C语言编写了动对动相对定位软件,并分别采用固定基线、与Gamit Track软件结果对比等验证方式,利用GPS静态、动态观测数据进行了动对动模拟和实测验证,其中静态数据取得mm级定位精度,动态数据取得了cm级定位精度。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4

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