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《武汉大学》 2003年
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卡尔曼滤波算法在GPS非差相位精密单点定位中的应用研究

祁芳  
【摘要】:GPS非差相位精密单点定位是利用GPS精密卫星星历及由一定算法确定的精密卫星钟差,以单台双频GPS接收机采集的非差相位数据作为主要观测值来进行单点定位计算的方法,其精度可达分米级甚至厘米级。卡尔曼滤波是在线性无偏最小方差估计原理下推得的一种递推滤波方法,它引入了状态空间的概念,借助系统的状态转移方程根据前一时刻的状态估值和当前时刻的观测值递推估计新的状态估值。与最小二乘法比较,卡尔曼滤波更适合于GPS动态定位数据处理。 根据GPS非差相位精密单点定位的滤波状态方程和观测方程,讨论了非线性观测方程的线性化、状态向量的选择、滤波初值的确定问题。标准的卡尔曼滤波适用于观测方程和状态方程为线性的情况,考虑到由于非差相位非线性观测方程线性化过程带来的线性误差,建议采用迭代扩展的卡尔曼滤波算法,这种算法可以很好地降低非线性方程线性化带来的误差影响。本文也对附加模糊度参数的卡尔曼滤波算法进行了很详细的论述,提出了伪距、相位的分步卡尔曼滤波算法,这种算法在理论上得到了论证。 滤波计算由于计算机字长限制或模型误差的存在,随着滤波递推,会出现发散现象。针对发散原因提出了各种不同的解决方案,本文对Sage自适应滤波、基于预报残差的附加衰减因子的动态卡尔曼滤波以及UD分解滤波算法进行了叙述和程序实现,这三种方法都是克服滤波发散的有效方法。 针对相位观测值会出现周跳等粗差影响,卡尔曼滤波计算中采用了基于预报残差的,类似于巴尔达的粗差探测方法,可探测、标识、剔除存在粗差的观测值。在实际应用上,剔除最大统计检验量的量测值,重新计算后一般就可以满足检验量在限值范围内的条件。证明了基于卡尔曼滤波预报残差的质量控制方法可以防止滤波发散,可以进一步剔除在非差数据预处理中没有剔除干净的粗差。 本文讨论了非差相位精密单点定位用户端的程序实现问题。数据分析中心依靠GSM或者GPRS等无线通讯方式将精密卫星星历和精密卫星钟差以一定格式发播给用户站。为了节省传送的数据量,数据分析中心向用户站发播八阶切比雪夫多项式拟合系数和一秒更新率的卫星钟差。用户站根据这些系数和钟差项,内插得到用户站实时观测到的卫星的三维位置、速度和卫星钟差值并利用用户接收机采集的原始双频相位、伪距观测值,根据非差相位卡尔曼滤波算法递推得到用户的三维位置和速度。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:P228.4

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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2 李冲;黄观文;谭理;曾衍伟;;抗差自适应卡尔曼滤波在GPS精密单点定位中的应用[J];测绘科学;2011年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 高成发;陈伟荣;;基于星间差分的GPS精密单点定位技术研究[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S03精密定轨与精密定位[C];2012年
2 陈春花;高成发;袁本银;;基于星间差分新模型的GPS精密单点定位方法[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
3 曹轶之;隋立芬;;支持向量机辅助的自适应EKF滤波及其在单频GPS精密动态单点定位中的应用[A];中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集[C];2008年
4 曹轶之;隋立芬;;支持向量机辅助的自适应EKF滤波及其在单频GPS精密动态单点定位中的应用[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
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【参考文献】
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【共引文献】
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5 夏元平;吴友平;张静;;对流层延迟改正内插方法的比较[J];北京测绘;2007年04期
6 焦明连;叶秋芹;;基于时序分析的建筑物沉降数据处理[J];北京测绘;2009年01期
7 孙华;李艳芳;岳昊;;GPS精密高程测量在武咸GPS控制网复测中的运用[J];北京测绘;2009年04期
8 姚丽慧;高井祥;王坚;;不同小波函数对粗差识别效果的比较[J];北京测绘;2011年03期
9 傅伟;胡辉;龙美林;;浅谈粗差探测方法[J];北京测绘;2011年03期
10 张小青;李世顺;;稳健估计在两种坐标转换中的应用[J];北京测绘;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 高成发;陈伟荣;;基于星间差分的GPS精密单点定位技术研究[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S03精密定轨与精密定位[C];2012年
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8 广伟;袁海波;董绍武;;精密单点定位在NTSC时间传递中的应用[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S04原子钟技术与时频系统[C];2012年
9 朱庆林;赵振维;林乐科;董翔;;单站地基GPS实时估计对流层天顶延迟[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S08卫星导航模型与方法[C];2012年
10 高法钦;谈展中;;无源北斗3星/惯导组合导航数据融合算法研究[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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6 彭富清;海洋重力辅助导航方法及应用[D];解放军信息工程大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 崔博文,陈剑,陈心昭,任章;复参数最小二乘估计方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前5条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 李征航;龚晓颖;刘万科;吕海霞;;导航卫星自主定轨中地球自转参数误差的修正[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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4 赵传华;党亚民;秘金钟;;低次曲面模型精度的研究[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年
5 王宇谱;吕志平;;导航卫星钟差的分布式预报技术体系[A];第四届中国卫星导航学术年会论文集-S4 原子钟技术与时频系统[C];2013年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李本玉;GPS/GLONASS精密单点定位技术模型与算法的研究[D];山东农业大学;2010年
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【二级参考文献】
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 万寿庆;;基于灰色理论的卡尔曼滤波[A];第16届全国灰色系统学术会议论文集[C];2008年
8 田甜;王爱华;安建平;薛斌;;一种基于新息自适应卡尔曼滤波的载波跟踪环路[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 李惠光;潘俊;王琦;;Kalman滤波器在板形检测上的应用[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
10 张友民;陈洪亮;戴冠中;;基于奇异值分解的固定区间平滑新方法[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 陈长春;让士兵作战耳目更灵[N];中国国防报;2004年
2 王燕坊;应用数学与统计方法分析宏观经济[N];中国社会科学院院报;2004年
3 中国测会学会;测绘学科理论的新进展[N];中国测绘报;2005年
4 本报记者 刘英赫;信号处理——IT产业的基石[N];中国电子报;2000年
5 记者 杨纯;国家测绘局:玉树灾后重建测绘保障工程启动[N];科技日报;2010年
6 本报记者 周信炎;遥感测图为重大工程建设提供保障[N];中国测绘报;2010年
7 记者 王华楠;组合导航定位为农机引路[N];中国技术市场报;2011年
8 苟甲有;发挥余热 老有所为[N];中煤地质报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 聂建亮;GPS精密单点定位算法及故障诊断研究[D];长安大学;2010年
2 易重海;实时精密单点定位理论与应用研究[D];中南大学;2011年
3 檀甲甲;模型化自适应滤波及其应用研究[D];复旦大学;2011年
4 肖乾;多传感器组合导航系统信息融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 许昕;基于滤波技术和粒子群优化的齿轮箱故障诊断研究[D];中北大学;2011年
6 宋伟伟;导航卫星实时精密钟差确定及实时精密单点定位理论方法研究[D];武汉大学;2011年
7 薛奕冰;无线通信中多用户检测技术的研究[D];西安电子科技大学;2006年
8 宋迎春;动态定位中的卡尔曼滤波研究[D];中南大学;2006年
9 蔡昌盛;GPS/GLONASS组合精密单点定位理论与方法[D];中国矿业大学;2008年
10 赵东明;卫星跟踪卫星任务的引力谱分析和状态估计方法[D];解放军信息工程大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 祁芳;卡尔曼滤波算法在GPS非差相位精密单点定位中的应用研究[D];武汉大学;2003年
2 陈勤;智能容错组合导航系统的设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 李丽锦;基于自适应卡尔曼滤波的捷联惯导非线性对准技术研究[D];西北工业大学;2006年
4 李大威;卡尔曼滤波在INS/GPS组合导航中的应用研究[D];中北大学;2006年
5 温武;GPS/INS车载组合导航系统中的滤波问题[D];华北工学院;2003年
6 蒋希帅;雷达目标跟踪滤波算法的研究[D];大连海事大学;2008年
7 任坚斌;基于交互式多模型的机动目标跟踪算法研究[D];南京理工大学;2007年
8 姚文国;组合导航系统及其滤波算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
9 沈莹;机动目标跟踪算法与应用研究[D];西北工业大学;2007年
10 张双娟;基于偏时域相干算法的自适应滤波研究[D];内蒙古工业大学;2006年
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