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星载GPS实时定轨方法研究

吕从民  
【摘要】: 本文重点研究星载GPS单点实时定位和基于单点定位结果的动力学定轨方法。 首先研究了GPS定位中的几个实际问题。针对Klobuchar电离层改正模型精度较差的问题,提出了定常因子修正法;由于发现在观测数据中存在负仰角卫星而造成定位精度大大下降,本文提出在定位时应剔除负仰角卫星,从而改善观测几何,提高定位精度;鉴于初始值对定位有较大影响,本文指出随着定位时间间隔的增加,尤其是大于5秒后,应先用直接法求初值,然后再迭代计算。 提出了改进的相位平滑伪距定位方法,整个平滑过程是分段进行的,而且当平滑进行到一定程度时,将加权因子冻结,以保持当前观测值的权重。结果表明,当冻结因子为10~15时,平滑效果较好。 提出了无电离层影响的定位方法,该方法通过对DRVID模型进行变换,消除了电离层的影响。结果表明,采用该方法能够显著地提高定位精度,改善约2~5m。 研究了基于单点定位结果的动力学定轨方法,实现了利用动力学模型平滑定位轨迹,极大地减少了定位的随机误差,提高了定轨精度。提出了以最小二乘为伴随估计器的改进的卡尔曼滤波算法,该算法的优点是在几乎不增加计算量的基础上实现对滤波状态的监视和抑制发散,实时性较好。对定轨算法及其主要影响因素,如地球引力场、大气阻力、采样间隔和滤波参数等进行了深入分析,并得出一些重要结论。 总之,经过神舟四号飞船实测数据计算和精密星历检验,表明本文提出的各种定轨方法可以较好的提高定轨精度,减少随机噪声,所得出的结论对于实际应用具有重要的参考价值,并为将来的应用奠定了坚实的技术基础。


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