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本文对双移动GPS载波相位差分相对定位技术中的一系列关键问题,如:数据链路的建立和数据内容的传送、实时定位中当前历元基站数据的预报、载波相位模糊度的在航解算、周跳的检测与修复以及GPS/INS组合导航算法等进行了理论上的研究,并通过仿真和试验对所提算法进行了验证。在此基础上,本文研究并提出了一种GPS载波相位差分快速定向算法,完成了定向系统相关的软、硬件设计,最终实现了一套可用于实时运行的定向系统软件。全篇所做的主要工作可归纳为如下几个方面:
1.提出了一种改进的最小二乘法,将经典最小二乘法进行了解藕处理,大幅减小了计算量,保证了经典最小二乘法的在动态情况下的实时运算。
2.提出了一种新的GPS模糊度搜索策略,并将其与改进的最小二乘法相结合,构成了一种新的组合GPS整周模糊度解算方法。该算法的搜索策略融合了最小二乘搜索法和模糊度协方差法的搜索思想,具有更快的定解速度、更小的计算量和更高的定解精度。
3.提出了一种适应于动态定位的周跳检测与修复算法,设计了一种当前历元基站数据的预报滤波器。其算法具有算法简单、运算量小、可靠方便的特点。试验表明,它们可以较好的工作,与模糊度解算算法一起,在动态情况下,可靠的在航解算出整周模糊度。
4.对于定向系统中的模糊度在航解算进行了研究,提出了一种新的模糊度搜索空间确定方法,由该算法可以确定一个很小的模糊度搜索空间。在此基础上,本文还提出并证明了在动态环境下确定模糊度真解的充要条件,在此充要条件下构造的模糊度解算方法,不仅可以准确迅速的搜索出模糊度真解,而且从理论上真正保证了求解的正确无误,实现了GPS快速可靠定向。
5.编制了快速定向系统软件,并完成了相应的接口电路设计和通信程序编制。经过 验调试,定向系统软件可以正确的用于实时在线的运动体定向。
6.给出了载波相位GPS/INS组合导航算法,研究了如何利用载波相位和多普勒值观测量进行GPS/INS深组合,提出了通过对模糊度参数进行建模估计实现组合导航,仿真表明,该组合算法将组合系统的位置、速度精度提高到厘米级。