基于相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合技术研究
发布时间：2021-02-21 01:21
文章针对低成本MEMS导航操作应用传统紧耦合方法解算精度受限的问题,提出了一种使用载波相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合导航的算法。实验表明,使用相位平滑伪距的GNSS PPP/INS紧耦合方法后低精度的MEMS和GPS组合位置精度为分米级,速度精度为厘米秒甚至毫米秒级,比传统C/A码紧耦合定位精度高,有较好的收敛性;其次当增加相位平滑的历元数后精度也相应提高。当出现GPS信号中断时,该方法能够加速中断以后滤波收敛的速度,将导航精度控制在中高精度惯导作业要求范围内。该方法节约了导航作业的设备成本,具有一定实际意义。论文分为三大模块,首先介绍了导航系统的数学基础、坐标系建模、地球模型理论,由此为后续算法的研究奠定基础;其次介绍了惯性导航系统数学建模、误差模型以及GNSS卫星导航系统的基本理论;最后引出卡尔曼滤波系统方程并提出基于相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合技术改善低成本MEMS导航精度的算法,通过实验论证得出结论。相位平滑伪距的GNSS PPP/INS紧耦合方法,处理低精度的MEMS位置精度可达到分米级乃至厘米级,速度精度为厘米秒乃至毫米秒级,比传统C/A码伪距紧耦...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合技术研究背景意义
1.2 相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合技术研究现状及发展
1.3 论文主要研究方向
1.4 论文结构概括
第2章 导航运动学基础
2.1 导航常用坐标系
2.1.1 地心惯性坐标系
2.1.2 地心地固坐标系
2.1.3 地理坐标系
2.1.4 用户坐标系
2.2 坐标系的相互转换
2.2.1 四元数法
2.2.2 方向余弦法
2.3 哥氏定理
2.4 地球表面形状模型
2.4.1 地球表面椭球模型
2.4.2 子午圈、卯酉圈曲率半径
2.4.3 地球比力、重力模型
第3章 惯性导航系统
3.1 MEMS导航处理器力学结构
3.1.1 姿态更新算法
3.1.2 速度更新算法
3.1.3 位置更新算法
3.2 MEMS捷联惯导系统的误差模型
3.2.1 位置误差方程
3.2.2 速度误差方程
3.2.3 姿态误差方程
3.3 惯性导航系统噪声
第4章 GNSS卫星导航系统
4.1 GNSS卫星导航系统基础
4.1.1 GNSS卫星导航系统的结构
4.1.2 GNSS卫星导航系统的信号
4.2 GNSS卫星导航参数计算
4.2.1 求解GNSS卫星的位置、速度
4.2.2 求解GNSS用户用户移动机的位置
4.2.3 求解GNSS卫星高度角和方位角
4.3 相位平滑伪距精密单点定位
4.3.1 精密单点定位原理
4.3.2 载波相位平滑伪距基本原理
第5章 GNSS PPP/INS紧耦合导航系统设计
5.1 GNSS PPP/INS紧耦合导航数学模型
5.1.1 系统状态方程
5.1.2 系统量测方程
5.1.3 卡尔曼滤波方程
5.2 实验数据处理结果与分析
第6章 结论和展望
6.1 结论
6.2 进一步工作的方向
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种提高导航精度的改进滤波方法[J]. 洪海斌,郭杭,殷红,李英成. 测绘通报. 2013(06)
[2]GPS卫星高度角的计算与实现[J]. 冯健,王建军. 科技信息. 2013(18)
[3]固定区间平滑算法及其在组合导航系统中的应用[J]. 宫晓琳,张蓉,房建成. 中国惯性技术学报. 2012(06)
[4]GPS动态定位中LAMBDA算法的分析及验证[J]. 黄张裕,陈苏娟,徐景欣. 测绘工程. 2009(06)
[5]IMU/GPS/DCM组合导航系统全组合算法研究[J]. 郭访社,于云峰,齐鑫,李仪,刘书盼. 计算机测量与控制. 2008(10)
[6]TEQC软件求解GPS卫星高度角的应用与分析[J]. 王军,党亚民,王孝青,罗洪军. 海洋测绘. 2008(02)
[7]无缝GPS/INS组合导航系统的设计与实现[J]. 何晓峰,胡小平,唐康华. 国防科技大学学报. 2008(01)
[8]GPS／INS组合导航系统时间同步方法研究[J]. 肖进丽,潘正风,黄声享. 测绘通报. 2007(04)
[9]GPS载波定位中双差观测值权的合理确定[J]. 高成发,赵毅,万德钧. 测绘科学. 2005(03)
[10]R-T-S平滑算法在捷联惯性异航系统初始对准精度事后评估中的应用[J]. 杨艳娟,金志华,田蔚风,钱峰. 上海交通大学学报. 2004(10)
博士论文
[1]组合导航系统多源信息融合关键技术研究[D]. 袁克非.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]基于多传感器融合的定位系统设计与实现[D]. 王睿.北京邮电大学 2012
[2]微惯性/卫星/磁强计组合导航技术研究[D]. 许国珍.国防科学技术大学 2007
[3]INS/GPS组合导航系统滤波器设计[D]. 张雨楠.哈尔滨工程大学 2007
[4]捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2004
本文编号：3043635
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合技术研究背景意义
1.2 相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合技术研究现状及发展
1.3 论文主要研究方向
1.4 论文结构概括
第2章 导航运动学基础
2.1 导航常用坐标系
2.1.1 地心惯性坐标系
2.1.2 地心地固坐标系
2.1.3 地理坐标系
2.1.4 用户坐标系
2.2 坐标系的相互转换
2.2.1 四元数法
2.2.2 方向余弦法
2.3 哥氏定理
2.4 地球表面形状模型
2.4.1 地球表面椭球模型
2.4.2 子午圈、卯酉圈曲率半径
2.4.3 地球比力、重力模型
第3章 惯性导航系统
3.1 MEMS导航处理器力学结构
3.1.1 姿态更新算法
3.1.2 速度更新算法
3.1.3 位置更新算法
3.2 MEMS捷联惯导系统的误差模型
3.2.1 位置误差方程
3.2.2 速度误差方程
3.2.3 姿态误差方程
3.3 惯性导航系统噪声
第4章 GNSS卫星导航系统
4.1 GNSS卫星导航系统基础
4.1.1 GNSS卫星导航系统的结构
4.1.2 GNSS卫星导航系统的信号
4.2 GNSS卫星导航参数计算
4.2.1 求解GNSS卫星的位置、速度
4.2.2 求解GNSS用户用户移动机的位置
4.2.3 求解GNSS卫星高度角和方位角
4.3 相位平滑伪距精密单点定位
4.3.1 精密单点定位原理
4.3.2 载波相位平滑伪距基本原理
第5章 GNSS PPP/INS紧耦合导航系统设计
5.1 GNSS PPP/INS紧耦合导航数学模型
5.1.1 系统状态方程
5.1.2 系统量测方程
5.1.3 卡尔曼滤波方程
5.2 实验数据处理结果与分析
第6章 结论和展望
6.1 结论
6.2 进一步工作的方向
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种提高导航精度的改进滤波方法[J]. 洪海斌,郭杭,殷红,李英成. 测绘通报. 2013(06)
[2]GPS卫星高度角的计算与实现[J]. 冯健,王建军. 科技信息. 2013(18)
[3]固定区间平滑算法及其在组合导航系统中的应用[J]. 宫晓琳,张蓉,房建成. 中国惯性技术学报. 2012(06)
[4]GPS动态定位中LAMBDA算法的分析及验证[J]. 黄张裕,陈苏娟,徐景欣. 测绘工程. 2009(06)
[5]IMU/GPS/DCM组合导航系统全组合算法研究[J]. 郭访社,于云峰,齐鑫,李仪,刘书盼. 计算机测量与控制. 2008(10)
[6]TEQC软件求解GPS卫星高度角的应用与分析[J]. 王军,党亚民,王孝青,罗洪军. 海洋测绘. 2008(02)
[7]无缝GPS/INS组合导航系统的设计与实现[J]. 何晓峰,胡小平,唐康华. 国防科技大学学报. 2008(01)
[8]GPS／INS组合导航系统时间同步方法研究[J]. 肖进丽,潘正风,黄声享. 测绘通报. 2007(04)
[9]GPS载波定位中双差观测值权的合理确定[J]. 高成发,赵毅,万德钧. 测绘科学. 2005(03)
[10]R-T-S平滑算法在捷联惯性异航系统初始对准精度事后评估中的应用[J]. 杨艳娟,金志华,田蔚风,钱峰. 上海交通大学学报. 2004(10)
博士论文
[1]组合导航系统多源信息融合关键技术研究[D]. 袁克非.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]基于多传感器融合的定位系统设计与实现[D]. 王睿.北京邮电大学 2012
[2]微惯性/卫星/磁强计组合导航技术研究[D]. 许国珍.国防科学技术大学 2007
[3]INS/GPS组合导航系统滤波器设计[D]. 张雨楠.哈尔滨工程大学 2007
[4]捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2004
本文编号：3043635
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