GNSS接收机多系统兼容定位算法研究与实现

发布时间：2017-09-07 03:05

  本文关键词：GNSS接收机多系统兼容定位算法研究与实现

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【摘要】：全球导航卫星系统（GNSS，Global Navigation Satellite System）是当今信息领域中发展速度最快且最受关注的热点之一。随着各导航系统的不断发展与完善，，多系统的兼容应用成为卫星导航发展的趋势之一。在多系统兼容定位中，由于可见卫星数量的增加，有效提高了接收机的定位精度、完好性、可靠性等性能。本文针对多系统兼容定位技术以及其中的关键技术进行了深入的研究。论文的主要成果概括如下： 1、讨论了GNSS接收机导航定位的基本原理，主要涉及多系统时间和坐标基准的统一、各个系统卫星位置的解算以及多系统兼容定位的基本原理。 2、在多系统选星算法中，首先研究了传统的选星算法，然后提出了针对多系统多卫星特性的快速选星算法和针对多系统测量值精度特性的加权选星算法。最后使用多系统接收机实际数据分析了以上选星算法的性能。 3、在多系统完好性监测算法，讨论了多系统下的单故障的RAIM算法，讲述了经典的LSR算法和奇偶矢量算法。为了提高小故障的检测能力，根据多系统的特性提出了加权算法。在单故障RAIM算法的基础上，研究了多系统多故障下的RAIM算法。并使用多系统接收机数据分析了各种RAIM算法的效果和性能。 4、在基于Kalman滤波的多系统兼容定位中，首先讨论了Kalman滤波的原理，然后确定了一种适合多系统兼容定位的滤波模型，并分析了适用于实际动态导航定位的Kalman滤波的自适应方法。最后使用多系统接收机静态和动态数据对比分析了最小二乘和Kalman滤波的定位性能。
【关键词】：GNSS接收机 兼容定位 选星 完好性 Kalman
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-23
• 1.1 课题背景和意义14-15
• 1.2 GNSS 卫星导航系统15-18
• 1.2.1 GNSS 卫星导航系统的现状与发展15-16
• 1.2.2 多卫星导航系统的兼容与互操作问题16-18
• 1.3 多系统兼容定位算法国内外研究现状及趋势18-21
• 1.3.1 快速选星的国内外研究进展19
• 1.3.2 完好性监测的国内外研究进展19-20
• 1.3.3 Kalman 滤波定位的国内外研究进展20-21
• 1.4 论文的章节安排21-23
• 第2章 GNSS 接收机导航定位原理23-33
• 2.1 多系统时间与坐标基准23-26
• 2.1.1 时间基准与转换23-24
• 2.1.2 坐标基准与转换24-26
• 2.2 卫星导航定位原理26-33
• 2.2.1 伪距测量值与测量误差26-27
• 2.2.2 卫星位置解算原理27-29
• 2.2.3 多系统兼容定位原理29-33
• 第3章 多卫星导航系统选星算法33-51
• 3.1 几何精度因子及其影响因素33-36
• 3.1.1 几何精度因子的概念33-35
• 3.1.2 影响几何精度因子的因素35-36
• 3.2 传统的选星算法36-38
• 3.3 多系统快速选星算法38-44
• 3.3.1 基于卫星对 GDOP 贡献的直接选星算法39
• 3.3.2 基于仰角和方位角的快速选星算法39-43
• 3.3.3 多系统选星算法的加权方法43-44
• 3.4 多系统兼容的各选星算法的效率与效果分析44-51
• 3.4.1 选星效率的理论分析44-45
• 3.4.2 选星效果的实例分析45-51
• 第4章 接收机自主完好性监测51-71
• 4.1 RAIM 故障监测过程51-52
• 4.2 单故障 RAIM 算法52-58
• 4.2.1 最小二乘残差法(LSR)52-54
• 4.2.2 奇偶矢量法54-56
• 4.2.3 基于系统误差特性的加权奇偶矢量法56-58
• 4.3 多故障下的 RAIM 算法58-62
• 4.3.1 相关系数检测法58-60
• 4.3.2 分组法60-62
• 4.3.3 相关系数检测法和分组法结合62
• 4.4 RAIM 可用性判断算法62-66
• 4.4.1 单系统的 RAIM 可用性算法63-65
• 4.4.2 多系统 RAIM 可用性算法65-66
• 4.5 多系统下 RAIM 算法的性能分析66-71
• 4.5.1 单故障环境66-68
• 4.5.2 多故障环境68-71
• 第5章 基于 Kalman 滤波的多系统兼容定位71-84
• 5.1 Kalman 滤波算法原理71-73
• 5.1.1 离散化的基本模型71
• 5.1.2 预测和滤波的过程71-73
• 5.1.3 Kalman 滤波的要点73
• 5.2 卫星导航中的 Kalman 定位解算73-77
• 5.3 Kalman 滤波定位的自适应算法77-79
• 5.3.1 引入渐消因子的自适应77
• 5.3.2 状态噪声方差阵的自适应77-79
• 5.3.3 观测噪声方差阵的自适应79
• 5.4 基于 Kalman 的多系统兼容定位算法仿真与分析79-84
• 5.4.1 多系统静态定位79-81
• 5.4.2 多系统动态定位81-84
• 第6章 总结与展望84-86
• 参考文献86-90
• 致谢90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈俊勇;GPS现代化和Galileo运行准备的进展[J];测绘通报;2005年03期

2 李程春;姚宜斌;黄承猛;陈鹏;彭文飞;;探讨中国区域的WGS-84与PZ-90坐标转换参数[J];测绘信息与工程;2011年05期

3 王解先,刘红新;Galileo、GPS和Galileo/GPS组合系统实用性的比较[J];大地测量与地球动力学;2005年01期

4 柯福阳;王庆;潘树国;;自动积分步长的GLONASS卫星轨道龙格库塔积分法[J];东南大学学报(自然科学版);2010年04期

5 张尚悦,贾传荧;基于遗传算法的最佳天文定位星座组合[J];交通运输工程学报;2004年01期

6 丁辰,李纬,刘长征,过静s

本文编号：807027