主动式定位系统的集成算法研究及实现

论文摘要

主动式定位系统是集成GPS、三维数字罗盘、激光测距仪模块,以GPS精密单点定位技术,三维数字罗盘测角功能与激光测距功能为依托,实现快速,主动,实时,大范围,无棱镜辅助的三维空间定位系统。它是一款新型远距离测设系统,其实时定位精度可达10-40米,后处理精度优于5米。本文讨论了GPS模块、三维数字罗盘模块与激光测距模块的组合方法,数据采集及处理方案论,并对各模块的定位精度及影响定位精度的因素进行了深入细致的分析,论述了各种模型改正及提高定位精度的方法,最后对不同组合定位模式下的定位精度及其稳定度进行了数据仿真与分析。本文的工作主要有以下几个方面:1、进行了主动式定位系统的结构与定位模式设计。2、推导了GPS,激光测距仪及三维数字罗盘的组合定位算法及原理,并对算法进行了优化,提高计算效率的同时有效地控制了数据冗余。3、完成各模块集成数据传输与处理,时间同步的标定与测量。4、进行了未加载数字罗盘与加载数字罗盘的不同定位算法理论论证及精度分析,并进行了整体定位算法验证及数据仿真。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 国内外发展现状
• 1.2 GPS-OEM 板的研究与应用现状
• 1.3 激光测距仪的发展现状
• 1.4 三维数字罗盘的应用现状
• 1.5 论文的主要研究内容及组织
• 2 多模块系统组成的硬件设计
• 2.1 主动式定位系统总体构成
• 2.2 系统各模块组件及功能
• 2.2.1 中心控制组件
• 2.2.2 GPS 组件
• 2.2.3 激光测距组件
• 2.2.4 惯导系统组件
• 2.2.5 供电组件
• 2.3 各模块与 PC 机通讯设计与数据管理
• 2.3.1 GPS-OEM 板与 PC 机间的通信设计
• 2.3.2 激光测距仪与 PC 机的通讯设计
• 2.3.3 三维数字罗盘与 PC 机间的通讯设计
• 2.3.4 多种数据同步采集设计
• 2.4 本章小结
• 3 未加惯导系统主动式定位系统集成算法研究
• 3.1 未加惯导系统的主动式定位系统工作原理
• 3.2 未加载惯导系统的主动式定位系统定位模型
• 3.2.1 解析算法
• 3.2.2 迭代算法
• 3.3 解析算法与迭代算法的综合应用
• 3.3.1 最优网型选取定
• 3.3.2 不同测边网型精度影响
• 3.4 粗差剔除方法
• 3.5 测边交会定位的解算流程及精度仿真
• 3.5.1 实时定位结果数据精度仿真
• 3.5.2 后处理定位结果数据精度仿真
• 3.6 本章小结
• 4 加惯导系统后的定位算法研究
• 4.1 加惯导系统后系统误差分析
• 4.1.1 GPS 天线相位误差
• 4.1.2 系统轴线偏差
• 4.1.3 仪器中心坐标改正误差
• 4.1.4 其它误差
• 4.2 多模块组合定位
• 4.2.1 主动式定位系统的集成质量控制
• 4.2.2 加三维数字罗盘的定位模型
• 4.3 系统完成定位操作的流程
• 4.4 定位结果计算及精度分析
• 4.4.1 实时导航数据定位结果仿真
• 4.4.2 精密单点定位数据结果仿真
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 攻读学位期间发表的论文及参加的项目
• 致谢
• 参考文献