论文题目: 双星/道路组合定位技术及基于双星定位系统的快速定向技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 航空宇航科学与技术
作者: 郑冲
导师: 周伯昭,吴杰
关键词: 卫星导航,双星定位系统,组合定位,双星定向,单星定向,整周模糊度
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 论文以满足我军炮兵和导弹部队快速高精度的定位、定向需求为背景，对双星／道路组合定位技术和基于双星定位系统的快速定向技术进行了深入研究。论文内容分为两大部分。 第一部分提出了一种双星定位系统与高精度道路组合定位的方法。由于道路的约束，使垂直于道路方向上的双星定位误差被极大地削弱甚至消除，从而使双星定位精度得到明显提高。仿真结果表明，在我国大陆及周边地区，双星／道路组合定位精度优于10m。试验中，首先利用自行研制的GPS精密相对定位系统建立了一个局域高精度的道路数据库，然后借助双星定位用户机完成了车载及地面静态双星／道路组合定位试验。试验结果表明，双星／道路组合定位精度与双星定位精度相比提高了约3～5倍，该定位精度能够满足炮兵及导弹部队等特殊用户的定位需求。 第二部分是对基于双星定位系统的定向技术研究，其主要由以下几部分组成。 首先，对双星定向原理及方法进行了深入研究，研制了两种适用于炮兵的双星快速定位定向系统——测地式炮兵双星快速定位定向系统和车载式炮兵双星快速定位定向系统。测地式系统的基线长度约为0.8m，定向精度优于1密位(0.06°，1σ)，定向时间少于4min。该系统尤其适用于牵引火炮的快速定位定向。车载式系统的基线长度为2～3m，定向精度优于1密位(0.06°，1σ)，定向时间少于3min。该系统直接安装到自行火炮上，能够使自行火炮的机动能力得到充分发挥。 此外，在定向技术研究中，论文首次提出了单星定向方法，该方法仅利用一颗地球静止轨道卫星就可以定向。试验结果表明，在基线长度约为0.8m时，单星定向精度优于1.2密位(0.072°，1σ)，定向时间少于3min。 在定向技术研究中，论文还提出了一种长基线高精度定向方法，该方法首先在获取载波相位单差观测值的基础上，借助基线矢量与卫星视线方向之间的几何关系确定基线矢量初值，然后根据基线矢量初值确定整周模糊度，再通过双星定向方法求解精确的基线矢量及其方位角。仿真结果表明，在适当观测误差条件下，长度为20m的基线，双星定向精度优于0.005°(1σ)。该技术能够满足导弹部队的快速高精度的定向需求。
论文目录:
图目录
表目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
§1.1 引言
§1.2 卫星导航系统的发展概况
§1.3 相关技术国内外研究现状
§1.4 论文的研究意义
§1.5 论文主要工作及内容安排
第二章 双星定位系统及相关知识介绍
§2.1 引言
§2.2 常用坐标系及转换关系
§2.3 双星定位原理及误差分析
§2.4 北斗载波相位测量原理及观测方程
§2.5 非差载波相位观测方程误差分析
§2.6 小结
第三章 双星／道路组合定位原理与误差分析
§3.1 引言
§3.2 双星／道路组合定位方法
§3.3 双星／道路组合定位误差源分析
§3.4 道路方向对组合定位精度的影响
§3.5 卫星位置偏差对双星／道路组合定位精度的影响
§3.6 双星／道路组合定位仿真试验
§3.7 小结
第四章 双星／道路组合定位试验研究
§4.1 引言
§4.2 道路数据库的建立
§4.3 双星／道路组合定位系统
§4.4 双星／道路组合定位试验及结果分析
§4.5 小结
第五章 双星定向基本原理和方法
§5.1 引言
§5.2 载波相位单差观测方程
§5.3 载波相位单差观测值的精度分析
§5.4 双星定向基本原理及精度分析
§5.5 常用的整周模糊度求解方法
§5.6 小结
第六章 测地式炮兵双星快速定向方法研究
§6.1 引言
§6.2 测地式炮兵双星快速定位定向系统方案研究
§6.3 测地式炮兵双星快速定向方法
§6.4 单差整周模糊度求解方法
§6.5 仿真试验及结果分析
§6.6 小结
第七章 测地式炮兵双星快速定位定向系统检校方法、系统应用软件设计及定向试验研究
§7.1 引言
§7.2 系统误差检校方法
§7.3 系统应用软件设计
§7.4 静态试验及结果分析
§7.5 多方向定向试验及结果分析
§7.6 部队鉴定试验及结果分析
§7.7 小结
第八章 车载式炮兵双星快速定向技术研究
§8.1 引言
§8.2 车载式炮兵双星快速定位定向系统方案研究
§8.3 车载式双星定向方法
§8.4 整周模糊度求解算法
§8.5 整周模糊度解精度仿真分析
§8.6 系统检校方法
§8.7 仿真试验及结果分析
§8.8 定向试验及结果分析
§8.9 小结
第九章 单星定向技术研究
§9.1 引言
§9.2 单星定向原理
§9.3 单星定向误差分析
§9.4 仿真试验及分析
§9.5 单星定向试验研究
§9.6 小结
第十章 高精度双星定向系统方案设计及方法研究
§10.1 引言
§10.2 系统方案设计
§10.3 长基线单星定向方法研究
§10.4 长基线单星定向误差分析
§10.5 长基线双星定向方法
§10.6 小结
第十一章 结束语
§11.1 本文的创新与成果
§11.2 需要进一步研究的问题
致谢
攻读博士学位期间发表及录用的论文
参考文献
附录A 双星／道路组合定位系统原理样机及试验场景图
附录B 测地式双星定位定向系统原理样机及试验场景
附录C 车载式炮兵双星定位定向系统原理样机及试验场景
附录D GPS实时定姿系统样机
发布时间: 2006-09-14
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