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《电子科技大学》 2003年
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GPS实时姿态测量技术与多径误差研究

杨铁军  
【摘要】: 随着载波相位差分技术和数字信号处理硬件的快速发展,GPS姿态测量的实时处理成为可能。本文研究了GPS实时姿态测量技术的理论及实现,并分析了多径效应对GPS观测量的影响及载波相位多径误差抑制。 GPS姿态测量通常采用双差载波相位观测量,因此整周模糊值解算成为GPS实时姿态测量的关键问题。本文提出的Z变换增强FASF算法能有效的减小模糊值搜索空间,提高整周模糊值解算的速度和实时性;整周模糊值确定后,需要对整周模糊值的可靠性进行分析,本文提出的比率检测算法能有效的减少整周模糊值错误确定后整周模糊值二次解算所需要的时间;为了进一步减少整周模糊值解算所需的历元数目,本文提出把基线长度先验信息作为观测量进行卡尔曼滤波辅助整周模糊值求解。此外,在GPS姿态测量系统中,必须保证载波相位观测数据中无载波相位周跳,本文提出的多普勒预测算法和基线长度约束相结合的方法能有效的检测和修正载波相位整周模糊值固定前和固定后的周跳问题,减少了姿态测量系统重新初始化的次数。 GPS姿态测量中,大部分误差源可通过双差得到抑制或降低,多径误差成为主要的误差源。本文从经典的GPS接收机跟踪环出发,分析了多径效应对伪距观测量、载波相位观测量和SNR的影响,提出了码相位多径误差和载波相位多径误差的数学模型;通过对多径效应的几何模型分析,提出了多径信号相对路径延迟的数学模型;在此基础之上,提出了一种改进的基于窄间距多天线阵列的载波相位多径误差抑制算法,通过计算机仿真证明了该算法的有效性。 姿态参数通常采用直接计算方法得出,通过对姿态参数的精度分析,得出了姿态测量精度同基线长度和相对精度因子的关系,分析了姿态测量系统中单点定位对相对定位精度的影响。提出了采用Novatel OEM4构建高精度双天线实时姿态测量系统的设计方案,并分别采用通用数字信号处理器和PC/104嵌入式单板计算机实现了双天线实时姿态测量系统的样机,实验表明,双天线实时姿态测量系统的实时性可达到10Hz,基线测量精度可达到毫米级,偏航角测量精度可达到0.02度左右,俯仰角测量精度可达到0.1度左右。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【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1条
1 程建华;袁书明;;GPS姿态测量分析系统设计[J];计算机仿真;2012年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 付晓;复杂信道环境对伪码测距精度的影响研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 马骥超;基于GPS的分布式移动多载舰OTHR系统姿态测量方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 董建明;基于载波相位差分的GPS载体姿态测量系统算法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 王博雄;船用GPS平台罗经系统研究与开发[D];上海交通大学;2010年
5 侯梅振;基于ARM平台的GPS船舶定向装置研制[D];江苏科技大学;2012年
6 沈浩;无人机MIMU/GPS组合导航系统研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 郭庆;GPS结构监测数据失真分析与异常识别方法研究[D];大连理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 周建郑;赵杰;;兰考县新农村建设1:1000地形图测绘中RTK技术的应用[J];安徽农业科学;2007年24期
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10 陈晓乾;王剑;蔡伯根;;GPS在列车完整性检查中的应用研究[J];北京交通大学学报;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李春进;李明峰;常小林;;基于卡尔曼滤波的公路施工控制点稳定性分析[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
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6 牟玉涛;方海涛;;捷联惯导系统车载环境下的初始对准方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 王圣洁;康凤举;韩翃;;AUV组合导航半实物仿真系统关键技术研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
8 郭建军;谢攀;刘娟;崔海英;;基于联邦滤波的远程AUV组合导航方法研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
9 彭东立;马海涛;许伟杰;;DVL在组合导航技术中的发展应用[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
10 胡彩波;薛峰;孟然;;太阳风暴对导航系统的影响分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘凤鸣;重力梯度辅助导航定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 丁继成;弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 宋洪涛;GPS接收机抗干扰技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 项建弘;基于空时自适应处理的GPS调零技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 杨萌;非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 陈伟;基于GPS和自包含传感器的行人室内外无缝定位算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 吕志伟;基于连续运行基准站的动态定位理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 漆阳华;远程监测应用技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
2 张博;高动态卫星定位接收机扩频信号同步技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
3 黄昆学;GPS激光测距系统的算法研究及实现[D];山东科技大学;2010年
4 谷守周;GPS/GALILEO完备性算法研究及软件实现[D];山东科技大学;2010年
5 单瑞;基于GPS单点测速的海浪及潮位测量应用研究[D];山东科技大学;2010年
6 益鹏举;低轨遥感卫星精密定轨研究[D];山东科技大学;2010年
7 郭凤华;基于卡尔曼滤波的高精度磷酸根离子分析仪的设计[D];郑州大学;2010年
8 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
9 郭静;光纤陀螺捷联系统运动基座对准方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张斌;基于MIMU的捷联惯性导航系统数据采集与处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李跃军;阎超;;飞行器姿态角解算的全角度双欧法[J];北京航空航天大学学报;2007年05期
2 程建华;董建明;丁继成;;一种有效的GPS周跳探测与修复方法研究[J];传感器与微系统;2010年09期
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8 申春明;王爱生;;用多普勒积分检测周跳[J];城市勘测;2006年01期
9 马煦,常青,侯俊;综合利用电离层残差法和载波相位变化率法探测并修复周跳[J];电讯技术;2005年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈汝军;;浅析GPS卫星导航系统的定位误差[A];中国航海学会通信导航专业委员会2006年学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 陈树新;GPS整周模糊度动态确定的算法及性能研究[D];西北工业大学;2002年
2 杨艳娟;捷联惯性导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
3 王仁谦;GPS动态定位的理论研究[D];中南大学;2004年
4 郑利龙;复杂环境下GPS信号参数估计与定位方法研究[D];清华大学;2004年
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6 刘立龙;动态对动态GPS高精度定位理论及其应用研究[D];武汉大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 闫超;超紧SINS/GPS组合导航系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李建文;GLONASS卫星导航系统及GPS/GLONASS组合应用研究[D];解放军信息工程大学;2001年
3 陈强;PE-90、WGS-84及BEJ-54之间坐标转换的算法分析及应用研究[D];大连海事大学;2000年
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6 许春明;GPS动态载波相位测量定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
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9 马鲲;GPS船舶姿态测量技术研究[D];大连海事大学;2004年
10 何晓峰;GPS快速精确相对定位技术[D];国防科学技术大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张兴会;耿华;;基于选星算法的GPS载体姿态测量系统研究[J];电子测量技术;2013年01期
2 陈允约;刘智敏;;GPS罗经测姿方法与展望[J];全球定位系统;2013年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘书宏;基于FPGA的GPS信号采集与处理[D];西华大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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3 董绪荣;SINS/GPS组合系统数据处理的质量控制方法研究[J];解放军测绘学院学报;1994年04期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 黄晓瑞,张浩,谷立英,王增柱,邱忠甫;单频GPS载波相位相对定位研究[J];遥测遥控;2003年06期
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6 李建文;陈刘成;;单颗导航卫星精密定轨与激光精度评估[J];武汉大学学报(信息科学版);2009年11期
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10 刘志俭,刘毅;一种基于非专用接收机的GPS实时定姿算法[J];测绘学报;2005年03期
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10 吴晶晶;拖拉机无人驾驶精度高[N];中国技术市场报;2010年
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3 李柏渝;高性能卫星导航接收机模拟信道关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
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5 韩松来;GPS和捷联惯导组合导航新方法及系统误差补偿方案研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 杨铁军;GPS实时姿态测量技术与多径误差研究[D];电子科技大学;2003年
7 张贵明;SAR卫星GPS轨道和姿态测量技术研究[D];电子科技大学;2001年
8 逯亮清;基于载波相位干涉测量的双星定向技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
9 许华;短时突发信号的盲处理技术研究[D];解放军信息工程大学;2005年
10 张开东;基于SINS/DGPS的航空重力测量方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 党超;基于北斗的航天器测姿/测速技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 王成;载波相位差分动态定位的方法研究[D];长安大学;2010年
3 刘春卓;基于载波相位的SINS/GPS系统研究[D];西北工业大学;2005年
4 庞宇;GPS载波相位相对定位技术的研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
5 唐康华;GPS快速定姿技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
6 张菁;超短光脉冲某些基本问题的研究[D];四川大学;2003年
7 马鲲;GPS船舶姿态测量技术研究[D];大连海事大学;2004年
8 杨一洲;GPS载波相位定位算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 杨渝;基于FPGA的GPS载波相位定位技术的研究与实现[D];北京交通大学;2013年
10 沈健;GPS快速定向仪技术[D];国防科学技术大学;2003年
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