联合惯导的GPS周跳探测与修复算法研究
  • 【摘要】

    正确的探测与修复周跳是保证GNSS(Global Navigation Satellite System)高精度导航定位服务的前提。在一些特殊环境(城市街道、高边坡路、隧道等)动态测量时,周跳的频繁发生导致无法定位或定位结果错误。常用周跳探测的方法都依赖于GNSS观测值,在GNSS失锁以后,仅靠自身的观测值很难可靠的探测出周跳发生的位置及大小。GNSS接收机的采样率一般为1Hz,数据采样频率低,很... 展开>>正确的探测与修复周跳是保证GNSS(Global Navigation Satellite System)高精度导航定位服务的前提。在一些特殊环境(城市街道、高边坡路、隧道等)动态测量时,周跳的频繁发生导致无法定位或定位结果错误。常用周跳探测的方法都依赖于GNSS观测值,在GNSS失锁以后,仅靠自身的观测值很难可靠的探测出周跳发生的位置及大小。GNSS接收机的采样率一般为1Hz,数据采样频率低,很难满足高动态应用环境。惯性导航系统不受外界干扰,数据采样率高,短期内精度较高。本文引入惯导观测值,提出了一种联合惯导的GPS周跳探测与修复算法。本文旨在GPS联合惯导解决在复杂环境下大量卫星失锁时对GPS周跳的探测与修复,实现GPS高精度实时动态定位。围绕这一核心目标,本文主要从算法设计和数据处理的角度出发,深入研究,建立了MEMS(Microelectromechanical System)惯导空间轨迹跟踪的数学模型,提出了联合惯导约束GPS观测方程,建立星间单差的历元差分模型,完成对周跳的探测与修复。
      本研究主要内容包括:⑴完成MEMS惯导姿态更新与空间轨迹跟踪的算法。在姿态解算方面,利用四元数法解算得到对应时刻的航向角、俯仰角、横滚角。在空间轨迹跟踪方面,完成载体坐标系下加速度到地理坐标系下的转换,利用时域二次积分的方法,确定MEMS空间运动轨迹。针对该算法,通过仿真平面与斜坡运动的理论数据计算,结果偏差在10-3m内,表明MEMS惯导空间轨迹跟踪算法在理论上准确可靠。⑵完成MEMS惯导实测数据的处理。完成对三轴加速计、陀螺仪的零偏标定,对实测数据的信号采用中值滤波降噪,加入随时间变化的动偏改正项。经修正后,MEMS实测数据在10s内计算结果,与RTK数据比较,在N、E方向误差小于3m。⑶提出联合惯导的GPS周跳探测与修复的算法。采用了GPS星间单差历元差分的观测模型,引入实测MEMS惯导观测数据,建立联合惯导GPS周跳探测数学模型,根据最小二乘原理,结合LAMBDA整周模糊度搜索法,实现周跳的探测与修复。采用车载实测数据进行实验,通过对比有无惯导约束的情况,实验结果表明:在惯导约束下,可以成功的探测修复大量卫星发生的周跳,并可以探测修复发生的小周跳。 收起<<

  • 【作者】

    郑蓉 

  • 【学科专业】

    测绘工程

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    西南交通大学

  • 【导师姓名】

    周乐韬

  • 【学位年度】

    2017

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    大地测量  卫星定位  MEMS惯导  误差修复