基于GNSS与UWB组合的无缝定位研究

发布时间：2017-08-15 18:19

  本文关键词：基于GNSS与UWB组合的无缝定位研究

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【摘要】：无缝定位是指在人们的所有活动空间内,联合多种定位技术以满足各种定位需求的无缝覆盖,实现在定位算法和精度上的顺利切换。目前,任一定位系统均无法自主完成真正的无缝定位任务,例如GPS无法在高大建筑物中发挥其高精度的优势,更无法在室内等遮挡极其严重的观测环境下实现定位。我们提出将GPS与其它卫星系统(BDS、GLONASS等)融合,以解决城市高大建筑物等环境下定位难的问题；如果能够将GNSS与室内定位技术(WLAN、UWB等)相结合,也可以实现从室外到室内定位的无缝衔接。本文沿GNSS多卫星系统组合定位、GNSS/UWB组合定位两条主线展开,主要工作如下：确定UWB定位的数学模型；在UWB测距程序的基础上进行二次开发,实现UWB室内实时动态定位功能；验证UWB定位数学模型,评价动态定位精度水平。给出GNSS各项误差源改正模型以及钟差、卫星位置的计算方法,分析比较BDS与GPS在时间系统和坐标系统上的异同并予以程序实现；推导双差方程及其方差阵的组建过程；采用卡尔曼滤波获取浮点解,并采用LAMBDA方法固定整周模糊度；比较分析单卫星系统与组合GNSS卫星系统的定位精度、稳定性、可靠性等各项指标,得出在恶劣观测环境下组合系统优于单系统的结论。确定GNSS/UWB组合定位模型；给出GNSS/UWB组合系统的天线相位中心归化统一方法以及时间同步方法；提出利用赫尔默特方差分量估计的方法来协调GNSS与UWB之间的权重比值关系并给出实例予以验证该方法应用的正确性。利用紧耦合静态和动态实验对GNSS多卫星系统组合定位原理和GNSS/UWB组合定位原理进行全面验证,实现了GNSS相对定位与UWB室内定位的相互融合,能够完成从室外到室内的无缝定位任务。
【关键词】：GNSS多卫星系统组合 GNSS/UWB组合 GPS/BDS时空统一 赫尔默特估计 GNSS/UWB紧耦合
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN967.1;P228.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-13
• 1.1 研究目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 GNSS卫星组合导航研究现状11
• 1.2.2 GNSS/UWB组合导航研究现状11-12
• 1.3 本文研究内容及章节安排12-13
• 2 UWB定位原理13-19
• 2.1 UWB简介13
• 2.2 UWB定位原理13-15
• 2.3 UWB室内动态定位实验15-18
• 2.4 小结18-19
• 3 GPS/BDS组合定位原理和数据处理方法19-40
• 3.1 概述19-20
• 3.2 GPS/BDS误差源及其改正20-24
• 3.2.1 相对论效应改正20
• 3.2.2 卫星钟钟差改正20-21
• 3.2.3 电离层延迟改正21-22
• 3.2.4 对流层延迟改正22-24
• 3.3 GPS/BDS卫星位置计算及时空统一24-26
• 3.4 GPS/BDS相对定位原理26-33
• 3.4.1 周跳探测简介26-27
• 3.4.2 双差方程27-30
• 3.4.3 双差方程方差阵30-31
• 3.4.4 卡尔曼滤波解算31-32
• 3.4.5 LAMBDA方法整周模糊度固定32-33
• 3.5 GPS/BDS组合定位实验33-39
• 3.5.1 良好观测环境下的卫星组合定位34-35
• 3.5.2 恶劣观测环境下的卫星组合定位35-39
• 3.6 小结39-40
• 4 GPS/UWB组合定位原理和数据处理方法40-51
• 4.1 GPS/UWB组合定位原理40-43
• 4.1.1 GPS/UWB组合定位模型40-41
• 4.1.2 GPS/UWB天线相位中心统一41-42
• 4.1.3 GPS/UWB时间同步及实验场的建立42-43
• 4.2 赫尔默特方差分量估计定权43-44
• 4.3 赫尔默特方差分量估计定权实例分析44-50
• 4.3.1 低截止高度角赫尔默特方差分量估计方法的实例验证44-47
• 4.3.2 高截止高度角赫尔默特方差分量估计方法的实例验证47-50
• 4.4 小结50-51
• 5 GNSS/UWB紧耦合室内外无缝定位实验51-65
• 5.1 GPS/UWB紧耦合室内外无缝定位静态模拟实验51-61
• 5.1.1 GPS/UWB紧耦合室外环境静态模拟实验52-56
• 5.1.2 GPS/UWB紧耦合室内外边界处静态模拟实验56-61
• 5.2 GNSS/UWB紧耦合室内外无缝定位动态实验61-64
• 5.3 小结64-65
• 6 结论与展望65-66
• 6.1 结论65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 作者简历69-71
• 学位论文数据集71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张小红;丁乐乐;何俊;;双卫星导航系统短基线动态定位实验与对比分析[J];导航定位学报;2014年02期

2 吕金浩;吕志伟;杨剑伟;王兵浩;;GPS/BDS组合相对定位解算及精度分析[J];全球定位系统;2014年03期

3 张辉;周田;李博;焦诚;;BDS/GPS组合系统定位性能分析[J];测绘科学;2014年06期

4 付新启;用赫尔默特方差估计进行迭代平差的初始权问题[J];河北建筑科技学院学报;1997年04期

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本文编号：679624