LOCATA系统定位算法研究

发布时间：2017-04-04 10:18

  本文关键词：LOCATA系统定位算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在城市、室内、峡谷、地下等复杂环境条件下,GPS等卫星定位系统定位精度严重受到影响,甚至完全失效。因此,研制一种能够运用于室内外复杂环境的新型高精度定位系统一直是人们在导航领域追求的共同目标。Locata定位系统作为一种新型的地面伪卫星系统,它克服了时钟同步、远近效应、多径效应等大量具有挑战性的技术难题,弥补了GPS等定位系统的诸多弱点,该系统既可以自主独立定位,也可以和GPS组合实现联合定位,能实现室内外各种复杂环境的定位,且定位精度能够达厘米级,未来在军用、民用领域有巨大应用潜力。为跟踪国外出现的这种先进技术,本文从以下几个方面对Locata系统定位相关算法展开了研究。首先,本文研究了四颗伪卫星布局、伪卫星数目、组合卫星对覆盖区域几何精度因子值的影响,并通过Matlab进行了仿真验证。提出了设置虚拟伪卫星法,有效克服了当出现四颗伪卫星共面或近似共面的不利情况下的定位问题,通过改善几何结构实现有效定位解算,最后给出了有关伪卫星几何布局的建议。其次,研究了Locata系统整周模糊度的解算算法,包括KPI法和OTF法,并推导建立了Locata系统OTF数学模型。本文举例分析了LAMBDA算法的基本思想,通过Matlab仿真对比了浮点解和固定解、KPI法与OTF法对其定位精度的影响。再次,在GPS误差来源分析的基础上,归纳总结了Locata定位系统单点定位误差来源,通过Matlab仿真,分析了伪卫星数目、星座选取、与卫星组合定位对Locata系统单点定位精度的影响,并且对比分析了独立定位与组合定位的性能。基于标准的卡尔曼滤波模型,建立了Locata系统低速运动的卡尔曼滤波算法模型,通过Matlab仿真,对比分析了Locata系统分别采用LS、WLS、EKF算法的定位性能。最后,对本文开展的各项工作进行了总结,并对后续工作进行了展望。
【关键词】：Locata 整周模糊度 伪卫星定位 扩展卡尔曼滤波 精度因子
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 论文主要工作及内容安排15-17
• 1.3.1 论文主要研究内容15-16
• 1.3.2 论文组织结构16-17
• 第2章 LOCATA系统相关技术概述17-29
• 2.1 Locata系统组成部分17-19
• 2.1.1 Locata收发节点17-18
• 2.1.2 Locata同步网络18-19
• 2.1.3 Locata接收机19
• 2.1.4 信号结构19
• 2.2 Locta关键技术19-22
• 2.2.1 时间同步技术19-21
• 2.2.2 分集技术21-22
• 2.2.3 抗远近效应技术22
• 2.3 定位原理及算法22-28
• 2.3.1 载波相位定位原理22-24
• 2.3.2 最小二乘估计法24-26
• 2.3.3 卡尔曼滤波算法26-27
• 2.3.4 定位流程27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 伪卫星布局与组网策略研究29-43
• 3.1 概述29
• 3.2 精度因子29-32
• 3.2.1 精度因子的几何意义29-30
• 3.2.2 精度因子值的计算推导30-32
• 3.3 伪卫星布局对精度因子的影响32-38
• 3.3.1 四颗伪卫星32-35
• 3.3.2 多颗伪卫星35-37
• 3.3.3 与卫星联合组网37-38
• 3.4 虚拟伪卫星设置38-41
• 3.4.1 理论推导38-40
• 3.4.2 仿真与验证40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 Locata整周模糊度解算43-57
• 4.1 概述43
• 4.2 GPS整周模糊度解算43-45
• 4.2.1 模糊度函数法(AMF)43-44
• 4.2.2 最小二乘模糊度算法(LSAST)44
• 4.2.3 双频伪距法44
• 4.2.4 模糊度协方差法44-45
• 4.2.5 GPS模糊度算法对比45
• 4.3 Locata系统整周模糊度解算45-51
• 4.3.1 静态初始化法(KPI)45-46
• 4.3.2 Locata在航解算(OTF)原理46-47
• 4.3.3 Locata在航解算(OTF)数学模型47-49
• 4.3.4 Locata运用LAMBDA算法举例分析49-51
• 4.4 Locata在航解算建模与仿真51-56
• 4.4.1 仿真参数设置51-52
• 4.4.2 仿真分析52-53
• 4.4.3 浮点解与固定解比较53
• 4.4.4 KPI与OTF比较53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 Locata系统定位误差分析57-72
• 5.1 概述57
• 5.2 误差模型57-59
• 5.2.1 时钟误差因子58
• 5.2.2 对流层误差模型58
• 5.2.3 其他测量误差58-59
• 5.3 Locata单点定位性能分析59-64
• 5.3.1 定位星座的选取60-62
• 5.3.2 伪卫星数目62-63
• 5.3.3 独立定位与组合定位比较63-64
• 5.4 Locata定位算法性能分析64-71
• 5.4.1 加权最小二乘估计64-67
• 5.4.2 Locata卡尔曼滤波算法模型67-69
• 5.4.3 Locata卡尔曼滤波算法与WLS比较69-71
• 5.5 本章小结71-72
• 总结与展望72-74
• 本文工作总结72-73
• 未来工作展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间完成与发表的论文、著作及科研成果79

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