论文部分内容阅读
定位导航在人们生活中发挥着巨大的影响。因为全球导航系统可以在全天任何时候、任何地点为用户提供导航、授时等诸多服务。目前用卫星实现导航不但在民用而且在现代战争中发挥了不可替代的作用。然而用户接收机的定位精度与用户可见卫星数量、卫星空间位置分布有很大关系。在城市高楼或者河道峡谷等特殊地貌地区容易形成观测盲区,且卫星空间分布差容易导致定位精度降低。这些情况的出现会使导航性能受到严重的影响。而且在某一卫星导航系统故障或者受到干扰,就会影响导航精度或者不能提供有效的服务。针对以上情况,本文主要研究接收机受到遮挡时的导航情况,讨论了四种系统相互辅助测量的多模组合导航的设计思想。即将不同系统的观测量值结合起来,改善卫星可见性、提高观测精度。近年来各个国家和地区都在大力研制本国所完全拥有的卫星导航系统,所以将多种系统融合定位也是研究的一大热点。
本文首先介绍四种正在或即将运行的卫星定位系统,讨论组合卫星定位的实现方案;然后比较了四种卫星系统在轨位置,可视性,可见时间的异同点;接着研究了组合卫星定位精度以及选星算法;最后利用EKF和PF滤波算法对组合卫星定位跟踪技术进行了仿真。研究组合卫星定位技术获得了以下成果:
首先,介绍了GNSS的卫星在轨的特点,研究了多模系统组合的可行性。通过建立卫星运动方程,分别对四种卫星系统的可见卫星数目、卫星天空图和高度角进行仿真分析,研究了四种卫星系统的异同点和定位性能。比较了有无遮挡两种情况下,用户可见卫星数量的变化。
然后,仿真研究多模组合定位对系统精度因子的改善。分析定位系统的三种星座选择算法。并对三种选星算法的复杂度、运算时间与精度进行对比分析。改进了最大体积选星算法,与最小GDOP选星法相比,具有实时性高,技术简单等优点。研究了在有遮挡的条件下选星算法对几何精度的影响。
最后,实现了两种组合卫星定位跟踪算法的对比研究。在多模卫星组合使用情况下的,运用适用于组合系统的EKF和PF滤波算法。仿真分析了跟踪的轨迹和距离误差,表明EKF和PF算法能够很好地对目标的运行轨迹进行动态定位跟踪,从而证明了多模卫星组合定位算法的可行性。