载波相位测量的定位解算算法研究

论文摘要

卫星导航定位技术作为世界上最先进的导航与定位系统,随着其在全球的普及,日益显示了卫星导航的巨大优越性和其在经济、军事领域的重大作用。在导航战中,GPS实时准确地为地面、空中、海上部队和导航发射、制导提供了导航定位数据。因此研究GPS导航定位技术已成为当务之急。本文主要针对GPS载波相位测量定位解算算法,做了较为深入的理论分析,提出了相应的算法,并进行了计算机仿真分析。论文首先详细阐述了GPS系统的概况,然后介绍了GPS定位方式和整周模糊度与周跳的相关研究以及国内外的研究现状。其次研究了GPS绝对定位解算算法,分别讨论了利用伪码测量的绝对定位和载波相位测量的绝对定位,提出了一种新的基于QR分解的递推解算算法,并结合递推最小二乘法进行了仿真分析。再次研究了载波相位测量的整周模糊度解算理论,介绍几种典型的OTF方法,并分析了各种方法的优缺点,针对单点绝对定位问题对模糊度搜索方法进行了改进,给出了实际算例的仿真验证;最后介绍了目前处理周跳的一些有效方法,并对其进行了算例仿真,提出了一种基于奇偶矢量法的周跳探测与修复的算法,并通过实际算例仿真进行验证,取得了较理想的结果。论文的最后概括了本文的研究意义、研究目的和工作内容,并指出下一步的研究内容。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 GPS 定位系统概述
• 1.1.1 GPS 系统的组成
• 1.1.2 GPS 定位方式
• 1.1.3 GPS 定位解算
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 整周模糊度的研究
• 1.2.2 周跳探测和修复的研究
• 1.3 本文的贡献及创新
• 1.4 本文的研究意义及课题来源
• 1.5 全文结构安排
• 第二章 GPS 绝对定位
• 2.1 利用伪距测量进行绝对定位
• 2.1.1 基本原理
• 2.1.2 载波相位平滑伪距单点定位
• 2.1.3 伪距测量单点定位递推解算算法
• 2.1.3.1 新方法的基本思想
• 2.1.3.2 算法分析与仿真
• 2.2 载波相位测量绝对定位
• 2.2.1 载波相位测量定位基本原理
• 2.2.1.1 载波相位测量的基本观测值
• 2.2.1.2 载波相位与传播时间
• 2.2.1.3 载波相位测量的观测方程
• 2.2.2 动态绝对定位模型
• 2.3 小结
• 第三章 模糊度解算理论与原理
• 3.1 引言
• 3.2 模糊度浮点解的估计
• 3.3 模糊度的搜索
• 3.3.1 目标函数的确定
• 3.3.2 模糊度搜索
• 3.4 模糊度的确认（对模糊度整数解的有效性与正确性检验）
• 3.4.1 RATIO 检验
• 3.4.2 主从卫星整周模糊度的约束条件检验
• 3.4.3 残差检验
• 3.4.4 累积残差和的检验
• 3.5 在线模糊度解算方法
• 3.5.1 双频P 码伪距法
• 3.5.2 模糊度函数法（AMF）
• 3.5.3 最小二乘搜索法（LS）
• 3.5.4 快速模糊度解算法（FARA）
• 3.6 整周模糊度解算算法
• 3.6.1 改进算法理论分析
• 3.6.2 仿真分析
• 3.7 小结
• 第四章 周跳的探测与修复
• 4.1 引言
• 4.2 目前研究的主要方法
• 4.2.1 高次差法
• 4.2.2 多项式拟合法
• 4.2.3 卡尔曼滤波方法
• 4.2.4 载波相位与伪距组合的方法
• 4.2.5 算例分析与仿真
• 4.3 周跳的探测与修复
• 4.3.1 新方法的基本思想
• 4.3.2 实际算例仿真分析
• 4.4 小结
• 第五章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻硕期间取得的研究成果