GPS载波相位差分技术、捷联惯性导航系统初始对准技术及其组合技术研究

【摘要】： 本文针对GPS载波相位差分技术、捷联惯性导航系统初始对准技术及GPS载波相位差分技术与捷联惯性导航系统的组合技术进行了研究，主要工作可以分为三个部分： 第一部分根据不同的应用对象，将GPS载波相位差分技术分为GPS载波相位姿态确定技术和GPS载波相位精确相对定位技术两类，针对二者的不同特点，着重研究了模糊度的动态求解方法：首先在分析GPS载波相位姿态确定技术原理的基础上，采用最小二乘方法，综合基线长度约束、天线特殊配置关系以及姿态角约束实现了GPS姿态确定系统，给出了基线长度约束的空间几何解释，提出了金字塔姿态角搜索算法，并设计了静态试验、车载试验和船载试验，验证了算法的有效性，在基线为三米的情况下，偏航角精度达到0.06°(1σ)；其次针对单基线情况，研究了GPS载波相位精确相对定位技术，改进了矩阵解耦算法，并基于LAMBDA算法和线性约束最小二乘算法，提出了变尺度因子方案，进一步压缩了模糊度的搜索空间，通过SPIRENT仿真机数据、真实静态数据和真实动态数据对算法进行了验证； 第二部分针对晃动基座条件下激光陀螺捷联惯性导航系统的初始对准技术进行了研究，研究开发了两位置增强型间断式自对准技术，试验表明在陀螺常值漂移为0.05°／h、加表零偏为0.0003g的情况下，方位角和水平姿态角对准误差分别为0.1°和0.06°； 第三部分为GPS载波相位差分技术与捷联惯性导航系统的组合技术研究，首先基于自行开发的GPS姿态确定系统结合低成本的捷联惯性导航系统，完成了基于惯导辅助的GPS航向姿态参考系统的研制，通过实际的海上试验证明系统正确可靠；其次将GPS姿态确定系统应用于捷联惯性导航系统的动基座初始对准研究，基于传递对准的概念，推导了系统误差方程；最后基于惯导数据提出了一种实时的周跳检测和修复算法，并采用真实数据进行了验证。