惯导辅助GNSS整周模糊度快速固定算法与实现

作     者：姜冬致 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陶庭叶

授予年度：2017年

学科分类：081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：GNSS 惯性导航系统 整周模糊度 动态相对定位 

摘      要：对于GNSS动态相对定位,当卫星信号被遮挡、干扰时,会导致失锁。在信号重新捕获时,如何快速、准确的确定整周模糊度是研究的热点和难点问题,也是实现高精度GNSS动态相对定位的关键。根据惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)短时间内精度较高,不易受到外界干扰的特点,如果采用INS输出的高精度定位结果作为先验信息,辅助GNSS固定整周模糊度,可以缩小模糊度搜索空间,较少固定整周模糊度所需要的时间。本文提出了使用INS输出的位置信息辅助确定整周模糊度算法:在分析INS独立导航精度的基础上,利用INS辅助确定模糊度,比较恢复整周模糊度所需要的时间,评估加入INS对固定整周模糊度的帮助。本文的研究内容主要包含以下几个方面:1.介绍了INS解算中常用的坐标系,给出了地心地固坐标系下INS解算载体位置的原理及过程,并使用模拟数据对算法进行验证,结果表明INS具有短时间内精度较高的特点,但误差会随时间积累,并呈指数型增长。2.介绍了GNSS载波相对定位和整周模糊度解算算法,其中重点介绍了最小二乘降相关平差法(Least-square AMBiguity Decorrelation Adjustment,LAMBDA)算法。然后使用模拟数据验证了算法正确可靠。3.使用实测数据分别计算了GNSS独立解算和INS辅助下的整周模糊度固定时间,并进行定量对比,结果表明,如果出现短时间的信号失锁,在INS的辅助下,固定模糊度所需要的时间可以被大幅度缩短;当信号失锁持续两秒内时,整周模糊度可以被瞬时恢复。