基于GNSS转发器实现高动态目标间高精度相对定位

发布时间：2017-04-16 08:09

  本文关键词：基于GNSS转发器实现高动态目标间高精度相对定位，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前，基于GPS转发器进行相对定位是一种新型的飞行器相对定位手段，具有低成本、高精度和使用方便等优点。通过对目标接收机接收到的两个GPS转发器下传信号中的载波相位进行差分处理，可以实时求解或事后处理得到这两个GPS转发器之间的相对位移。随着我国北斗导航系统的发展和完善，利用GPS/BD导航系统的载波相位观测值实现目标间的相对定位已经成为导航定位领略的研究热点。文中重点研究了基于GPS/BD转发器实现高动态目标间高精度定位的系统组成，工作原理及关键技术。 本文在GPS转发器的基础上，研究了兼具有GPS和BD卫星信号转发功能的GPS/BD转发器，分析了基于GPS/BD转发器进行高精度相对定位中需要解决的问题。重点研究了两个方面：（1）研究了GPS/BD转发器的系统组成、工作原理，分析了影响测量数据精度的误差因素，并提出了消除或削弱这些误差的方法。（2）高动态环境下整周模糊度的解算：鉴于各个导航系统已具有多个可以使用的频率，提出了一种多频单历元模糊度快速解算新方法，它以逐级模糊度确定法（CIR）为基础，利用排序和连续（逆）乔里斯基法对模糊度浮点解和协方差矩阵进行降相关，并采用格理论中最近点搜索方法（MAEVZ）固定模糊度，该方法具有很好的扩展性，能够扩展到双频和三频。 最后，利用两台NovAtel接收机搭建了相对定位实验的软硬件平台，并在此基础上分别进行了静态和动态实验。实验结果表明：利用双频单历元模糊度快速解算新方法解算得到的两台Novatel接收机天线之间的基线误差均值在厘米级以内，这证明了该方法的正确性和有效性，而且将该方法同其他方法的模糊度解算成功率和解算时间进行了比较，，比较结果表明该方法无论在静态还是动态实验中都具有较高的模糊度解算成功率和较快的解算速度。由于没有三频实测数据，因此在MATLAB仿真平台上，仿真生成三频实验所需的观测数据，并在不同的载波相位观测噪声和伪距观测噪声的条件下，比较了三频单历元模糊度快速解算新方法与CIR法的解算成功率，仿真实验表明：在相同观测噪声的条件下，该新方法单历元整周模糊度固定成功率比CIR法要高，它能容忍更大的观测噪声。
【关键词】：转发器 载波相位 整周模糊度 相对定位
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 引言12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 GNSS 转发器的发展和应用13-15
• 1.2.2 整周模糊度解算技术的发展15-16
• 1.3 课题研究目的和意义16-17
• 1.4 论文内容安排17-19
• 第2章 GNSS 转发定位系统组成与工作原理19-36
• 2.1 GNSS 转发定位系统组成19-30
• 2.1.1 转发定位系统组成19-21
• 2.1.2 转发器组成及数据流分析21-30
• 2.2 GNSS 转发定位系统工作原理30-35
• 2.2.1 基本观测量30-32
• 2.2.2 转发定位原理32-35
• 2.3 基于 GNSS 转发器定位过程中存在的问题35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 GNSS 转发定位系统误差分析36-51
• 3.1 与卫星有关的误差37-38
• 3.1.1 卫星时钟误差37
• 3.1.2 卫星星历误差37-38
• 3.2 与信号传播有关的误差38-40
• 3.2.1 电离层延迟38-39
• 3.2.2 对流层延时39-40
• 3.3 与转发器有关的误差40-42
• 3.3.1 转发器本地振荡器误差40-41
• 3.3.2 转发器硬件延时41-42
• 3.4 与接收机有关的误差42-50
• 3.4.1 接收机时钟误差42-43
• 3.4.2 多路径效应43
• 3.4.3 接收机噪声43
• 3.4.4 周跳43-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 一种多频单历元模糊度快速解算新方法51-72
• 4.1 数学模型及误差分析51-52
• 4.2 多频单历元模糊度解算的理论基础52-65
• 4.2.1 级联模糊度确定法52-54
• 4.2.2 排序和连续(逆)乔里斯基去相关法54-59
• 4.2.3 最近点搜索法59-65
• 4.3 多频单历元模糊度解算基本原理65-67
• 4.3.1 双频单历元模糊度解算方法65-66
• 4.3.2 三频单历元模糊度解算方法66-67
• 4.4 算例分析67-70
• 4.5 本章小结70-72
• 第5章 GPS 双天线相对定位实验72-88
• 5.1 实验硬件组成73-74
• 5.2 实验软件组成74-76
• 5.3 GPS 相对定位实验76-87
• 5.3.1 静态实验76-82
• 5.3.2 动态试验82-87
• 5.4 本章小结87-88
• 结论88-90
• 参考文献90-95
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单95-96
• 致谢96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：310370