基于QAR数据的GPS误差模型研究
发布时间：2017-09-18 08:42
本文关键词：基于QAR数据的GPS误差模型研究
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【摘要】：GPS是当前民航飞机的重要导航方式之一,但单点定位精度不高,差分定位精度足够却难以实现全球性,导致GPS无法独立承担飞机导航任务。GPS/IR组合导航系统虽然实现了高精度定位,但其结构复杂、定位成本高,不符合导航方式简单、精准的发展原则。考虑到上述因素,高精度的GPS独立导航系统成为人们研究的重点。分析机载GPS误差特点,建立误差预测模型,有助于提高GPS定位精度,推进机载GPS发展。QAR记录了大量实际飞行过程中的GPS定位数据,为建立飞机GPS误差模型提供了大量可靠的样本数据。本文利用QAR记录的机载GPS定位数据,从时间序列角度对GPS定位误差特征展开研究,建立误差模型。首先,分析GPS定位误差特点和QAR数据特征,提出基于QAR数据建立GPS误差时间序列模型。其次,依据航路中心线和QAR数据计算出GPS定位结果与航路中心线的偏差,分析偏差数据特征发现其由GPS定位误差和实际飞行轨迹偏差两部分构成,并通过最小二乘拟合去除掉线性轨迹偏差后得到GPS定位误差数据。然后,利用单位根校验对误差序列进行平稳性判定。因误差数据不具备平稳性,对其进行差分实现平稳化处理。基于改进的AIC准则和最小二乘法建立了GPS误差增量模型ARIMA。最后,考虑到ARIMA模型预测精度不高,利用小波去噪和小波分层重构建立误差的原始信号和噪声信号组合模型。通过残差分析,证实组合误差模型预测精度较ARIMA模型得到了很大提高。
【关键词】：GPS误差模型 飞行计划 差分平稳化 小波建模
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.3
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第一章 绪论10-15
- 1.1 课题研究背景与意义10-11
- 1.2 国内外研究现状11-13
- 1.3 论文工作及其安排13-15
- 第二章 GPS导航系统误差分析15-20
- 2.1 空客A320GPS导航原理15-18
- 2.1.1 空客A320GPS导航系统15
- 2.1.2 飞机GPS坐标系统15-17
- 2.1.3 飞机GPS定位17-18
- 2.2 GPS误差来源及特点分析18-19
- 2.3 本章小结19-20
- 第三章 GPS误差信号预处理20-25
- 3.1 基于飞行计划的GPS偏差信号提取20-22
- 3.2 误差数据野点处理22-23
- 3.3 基于最小二乘拟合的GPS误差线性趋势去除23-24
- 3.4 本章小结24-25
- 第四章 基于差分平稳化的GPS误差模型25-38
- 4.1 GPS误差序列平稳性分析25-27
- 4.1.1 基于误差序列统计特征的平稳性判定25
- 4.1.2 基于ADF的GPS误差序列平稳性判定25-27
- 4.2 基于差分平稳化的GPS误差ARIMA模型27-37
- 4.2.1 ARIMA模型27-29
- 4.2.2 基于AIC准则的ARIMA模型阶数确定29-32
- 4.2.3 基于最小二乘法的模型参数估计32-35
- 4.2.4 差分模型的反差分35-37
- 4.3 本章小结37-38
- 第五章 基于小波去噪的GPS误差模型38-51
- 5.1 引言38
- 5.2 基于小波理论的GPS误差数据去噪38-40
- 5.3 GPS误差原始信号模型构建40-44
- 5.4 GPS误差噪声信号模型构建44-49
- 5.4.1 噪声序列整体ARMA模型44-46
- 5.4.2 基于小波分解与重构的噪声模型46-49
- 5.5 误差模型对比49
- 5.6 本章小结49-51
- 总结51-52
- 致谢52-53
- 参考文献53-57
- 作者简介57
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