基于小波变换的北斗精密定位研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ghostKill1
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伴随现代导航技术的飞速发展,中国自主建设了北斗卫星导航系统,可为全球范围内的军民用户们提供海、陆、空导航定位和授时服务,北斗卫星导航系统的建立快速推动了中国的安全和经济发展等领域的发展。在北斗的高精密定位中,载波相位差分是主要的一种定位方式,主要依赖于载波相位观测值,而周跳是载波相位定位过程中常常遇到的问题,周跳的发生将使载波相位观测值发生变化,大大降低定位精度,因此准确地探测和修复周跳对北斗卫星导航系统的发展具有重要意义。针对北斗存在的周跳问题,本文首先在单双差模型下构造了单双差检测量,将小波变换应用于周跳的探测当中,利用小波变换对单双差检测序列进行三尺度分解,同时提取高频系数和低频系数,从高频系数奇异值可以观察出明显的周跳,然后通过Lagrange线性插值法对奇异值进行替换,重构替换后的高低频系数,最后将重构信号与原始信号相减,可以获得周跳差值,利用该值对周跳进行一层一层的修复,仿真结果表明该方法可以有效地探测和修复小周跳。由于每一种导航系统都存在一定的不足,本文补充研究了BDS\INS组合导航系统,该系统使用的惯性测量单元大多数是MPU6050,主要组成部分是陀螺仪和加速度计,其中陀螺仪易受低频噪声影响,为提高陀螺仪的姿态测量精度,本文采用小波变换法融合陀螺仪、加速度计数据解算姿态角,首先将陀螺仪采集的数据进行2层小波分解,剔除低频分量和不稳定的信号,并和高频分量重构,得到滤波后的数据,然后利用加速度计采集的数据解算姿态角,不断迭代初始四元数,由初始四元数求出重力向量,再由重力向量叉积求出误差,作PID控制来修正陀螺仪的角度,最后把修正和滤波后的陀螺仪数据用龙格库塔法计算新的四元数,用该四元数进行负增益调节,最终解算出姿态角,仿真实验表明解算姿态角的精度提升,可以有效地抑制低频噪声,进一步提高导航系统的定位精度。
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