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《国防科学技术大学》 2005年
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基于载波相位干涉测量的双星定向技术研究

逯亮清  
【摘要】: 本文系统地研究了基于“北斗一号”卫星载波相位干涉测量原理实现地球静止双星定向的相关技术,主要研究成果包括以下几方面: 首先,建立了利用两颗地球静止轨道卫星进行短基线定向的数学模型,分析了载波相位干涉测量的适用条件;采用传统的线性化解析法及蒙特卡洛随机模拟法两种途径对双星定向的精度进行了详细分析,数学仿真结果表明在高纬度地区线性化解析法由于俯仰角误差分析精度略有下降而不太适合;在分析定向精度确定性影响因素的基础上,提出了双星定向精度衰减因子ODOP的概念,揭示了双星定向误差特殊表现的内部机理,对实际工程应用具有重要的指导意义。 其次,通过与GPS等多星系统定向关键技术的对比分析,指出双星定向模糊度确定的难度;在分析现有模糊度求解方法的基础之上,研究了基于交换天线思想的转动基线模糊度确定方法,并提出了适合于静基座的定轴转动极大/极小值FARMM法,以及适合于地面运动载体的等效转动极大/极小值ERMM法,前者降低了对转动机构的要求,后者则提高了天线安装的灵活性;同时,提出了一种借助外部辅助信息的模糊度函数搜索法实现单历元双星定向,并分析了对外部辅助单轴姿态信息的精度要求。 再次,在基于运动解模糊的思想基础上,充分利用北斗卫星对地静止的特性,提出了一种非共面基线的双星定姿方法,并重点分析了对运动特性的要求,提出通过伴随小幅俯仰扰动的大角度偏航运动方式来有效解决载体平面运动的观测矩阵秩亏问题。数学仿真实验表明:当俯仰扰动幅度不小于5°时,可在30s(1Hz采样率)内以97%的成功率实现双星定姿模糊度初始化,并且利用5m基线可达到偏航0.0742°、俯仰0.0671°、滚动0.0867°的实时姿态解算精度。 最后,对双星定向技术进行了工程实现,集成了一套实用的2.55m基线双星定向原型系统。通过大量实验,验证了FARMM与ERMM模糊度确定方法的可行性,以及全面的定向精度指标:在5min内的系统静基座定向重复精度为方位角最优0.007°、俯仰角最优0.006°,初步方位最优绝对精度为0.1038°,以及动态实时定向精度为方位角0.620°、俯仰角0.208°。此外,利用静态短基线及零基线实测数据,对双星载波相位单差噪声特性进行了统计分析,为所建立的双星定向数学模型中的随机模型部分作了实验验证。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN967.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张晓安;逯亮清;杨彪;;应用延长基线法实现北斗双星的快速定向[J];光学精密工程;2010年11期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 何伟;廉保旺;唐成凯;;基于载波相位的GNSS双天线定姿系统的研究[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S01北斗/GNSS导航应用[C];2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 殷勤;智能车辆组合导航中数据融合算法[D];吉林大学;2012年
2 王涛;GNSS系统卫星定位信号处理技术研究[D];中南大学;2012年
3 唐兴;GPS在姿态测量中的应用[D];哈尔滨工程大学;2012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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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 庞春雷;赵修斌;卢艳娥;余永林;;基线约束条件下GPS整周模糊度快速解箅新方法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
4 周率;陈丽华;史荟燕;;信号传播过程中的空间环境效应研究进展[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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6 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
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8 张建伟;伍蔡伦;谢松;;卡尔曼滤波器在RTK处理中的应用[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
9 庞春雷;赵修斌;徐鹏;卢艳娥;;惯性信息辅助的GPS整周模糊度快速搜索算法[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 刘建;邵慧超;洪勇;凌少东;李建华;胡庆武;陈智勇;;GPS/IMU组合导航定位定姿系统设计及应用[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜永涛;CORS系统区域改正数分类提取与内插研究[D];山东科技大学;2010年
2 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
3 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
4 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
5 孙波;船用稳定跟踪平台关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 叶增;卫星授时方法与星地同步数据处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 马汉增;微惯性组合惯导系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 洪伟;基于ARM的GPS接收机导航解算模块设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 张仁丹;船舶航迹控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 惠怀志;蔡伯根;;组合导航信息融合算法的研究[J];北京交通大学学报;2007年02期
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6 韩孟飞;王永庆;吴嗣亮;崔嵬;;极低信噪比高动态信号的载波跟踪锁频环鉴别器[J];北京理工大学学报;2009年03期
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8 陈俊杰;信冠杰;王战军;严航;;区间平滑在船用INS/GPS姿态组合导航系统事后评估中的应用[J];船电技术;2010年10期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 刘若普;GPS三维姿态测量技术研究[D];上海交通大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 高娟;韩惠珍;白军;;SINS/GPS紧耦合与松耦合组合导航系统分析[J];四川兵工学报;2011年10期
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 杨靖;赵剡;吴发林;胡才;;速度信息辅助下的GPS接收机捕获方法研究[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012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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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 韩磊;寇艳红;;基于多频处理的GNSS信号质量评估方法研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
10 张提升;郑建生;章红平;郭文飞;;高精度GPS单频接收机载波相位提取与定位性能分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;关于建立高校毕业生就业见习制度的通知[N];中国人事报;2006年
2 本报记者  潘继红;亚航展有望成为全球最大民用航空工业展会[N];国际商报;2007年
3 任征 文伟;国防电子展搭建贸易良好平台[N];中国贸易报;2006年
4 蒙志军;加快创新步伐 提供科技支撑[N];湖南日报;2007年
5 证券时报记者 李坤李沫;江苏三友参与北斗系统产品研发[N];证券时报;2007年
6 廖文根;779个项目荣获国防科技奖[N];人民日报;2007年
7 本报记者 刘立红;点亮和谐家园的明灯[N];中国老年报;2009年
8 本报记者 王握文;问题的支点作用有多大[N];解放军报;2009年
9 记者 郑黎;省政府与国防科工委共建长春理工大学[N];长春日报;2006年
10 本报记者 李亦金曹卫新;江苏三友支持北斗卫星系统项目[N];证券日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 郑冲;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[D];国防科学技术大学;2005年
3 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
4 刘洋;编队卫星的星间基线确定方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
5 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
6 王仁谦;GPS动态定位的理论研究[D];中南大学;2004年
7 范胜林;GPS姿态及定向系统的研究与实现[D];南京航空航天大学;2001年
8 孙红星;差分GPS/INS组合定位定姿及其在MMS中的应用[D];武汉大学;2004年
9 耿淑敏;FM-CW SAR信号处理关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 王海涛;基于北斗双星定位系统的精密快速定向技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 韩龙;扩展GPS用于卫星状态的整体测量[D];国防科学技术大学;2002年
4 马森;基于光线扫描的纳米表面三维干涉测量系统[D];北京交通大学;2012年
5 曾生跃;子孔径拼接工作站设计及其关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
6 杨靖;光学镜面子孔径拼接算法的性能研究[D];国防科学技术大学;2008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 原野;基于GNSS和陆基测量的外弹道数据事后融合方法研究[D];国防科学技术大学;2008年
9 陈玉林;利用GPS载波相位信号确定载体姿态研究[D];南京航空航天大学;2005年
10 高桂棠;快速高精度解算大范围变形量的理论与应用研究[D];安徽理工大学;2009年
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