GNSS多系统选星策略的研究

作     者：韩天祥 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：茅旭初

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：多系统 选星 最佳形状 二维凸包 gift-wrapping 

摘      要：北斗卫星导航系统（BDS）是我国自主设计和研发，并且由本国单独运行的全球卫星导航系统。随着北斗卫星导航系统的逐步建立和完善，北斗与GPS的组合导航的需求也逐渐显现，因此针对两个系统进行组合导航的相关选星策略的研究是具有现实意义的。 论文对GPS、BDS以及BDS与GPS的组合导航进行较为深入和详尽的理论研究，针对单系统和多系统提出了相应的选星策略，在保证一定的定位效果的前提下，尽可能的降低运算量。 本文的主要研究内容包括： 1）综述了国内外选星方法的研究现状，详细介绍GPS和BDS的系统组成、时间系统、空间坐标系统，卫星导航的基本原理及确定卫星位置和信号传播时间的方法。 2）介绍解算用户位置的最小二乘法，由最小二乘法的线性化推导出几何精度因子GDOP，并研究影响几何精度因子GDOP的因素。分别对已有的单系统选星方法和多系统选星方法进行详细介绍。 3）针对已有的单系统选星方法上存在的不足，提出基于最佳形状和二维凸包的单系统选星方法。在GPS环境下和BDS环境下分别进行单系统选星的验证、比较与分析，证明本文提出的基于最佳形状和二维凸包的选星方法能够实现定位效果和运算量之间的平衡。 4)初步研究了北斗各卫星的作用，分别研究了多系统组合导航两种应用情景。针对多系统多卫星的情形，提出基于最佳形状和二维凸包的gift-wrapping多系统选星方法，并与其他方法进行比较、分析，证明本文提出的基于最佳形状和二维凸包的gift-wrapping多系统选星方法能够实现定位效果和运算量之间的平衡。