基于共时钟多天线接收机的GPS多基线测姿技术研究

发布时间：2023-06-05 05:26

　　三维姿态信息对于高速运动载体(如高铁、飞机、火箭等)的安全运行具有重要意义,如何高效、可靠地确定载体的高精度三维姿态信息成为导航领域研究的热点。传统的基于惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)的测姿技术受制于系统误差累积快、冷启动时间长等缺点,无法满足载体长航时高精度姿态测量要求。而基于GPS载波相位观测的姿态测量技术以其低成本、长航时、高精度等优点逐渐受到用户的青睐,获得越来越多的应用。本研究以国家自然科学基金项目“一机多天线高精度北斗/GPS定位模型和关键技术研究”和上海市科委科技创新行动计划项目“GPS/北斗共时钟一机多天线接收机的研发与示范应用”为课题背景和技术目标,对共时钟单差基线模型及多基线测姿算法展开了深入的研究,并提出一种基于共时钟多天线接收机的新型GPS多基线测姿技术,论文的研究内容主要包括:(1)分析了共时钟多天线接收机的特点,调研了市场上共时钟接收机发展和应用现状,最终选用了一款国内较为少见的共时钟四天线接收机,并基于该款接收机提出一种新型GPS多基线姿态测量技术。(2)提出了共时钟多天线接收机的单差基线模型,该模型利用接收机...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 论文结构安排
第二章 GPS姿态测量基本原理
    2.1 全球定位系统简介
    2.2 GPS测量原理
        2.2.1 伪距测量
        2.2.2 载波相位测量
        2.2.3 测量误差分析
    2.3 GPS载波相位差分
    2.4 GPS测姿原理
        2.4.1 常用坐标系
        2.4.2 姿态角的定义
        2.4.3 姿态角的求解
            2.4.3.1 单基线两维姿态角求解
            2.4.3.2 多基线三维姿态角求解
    2.5 本章小结
第三章 共时钟单差基线模型
    3.1 共时钟多天线接收机
    3.2 单差基线模型
        3.2.1 单差基线模型的构建
        3.2.2 单差基线模型的解算
            3.2.2.1 卡尔曼滤波算法
            3.2.2.2 应用卡尔曼滤波算法进行参数估计
            3.2.2.3 基于卡尔曼滤波算法的周跳探测与修复方法
            3.2.2.4 单差模糊度固定法
        3.2.3 单差基线模型的验证
            3.2.3.1 静态实验
            3.2.3.2 动态实验
    3.3 本章小结
第四章 多基线姿态解算
    4.1 最小二乘法
    4.2 确定性算法
        4.2.1 TRIAD算法
        4.2.2 优化TRIAD算法
        4.2.3 融合TRIAD算法
    4.3 最优化算法
        4.3.1 QUEST法
        4.3.2 SVD法
        4.3.3 EULER-Q法
    4.4 仿真实验
        4.4.1 冗余基线对解算结果的影响实验
        4.4.2 冗余基线求解算法对比实验
    4.5 本章小结
第五章 GPS多基线测姿实验及分析
    5.1 GPS多基线姿态测量流程
    5.2 实验设备及天线装置方式
    5.3 静态实验
    5.4 动态车载实验
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的科研工作
致谢



本文编号：3831773