LOCATA系统定位算法研究

作     者：杨鑫 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓平

授予年度：2015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：Locata 整周模糊度 伪卫星定位 扩展卡尔曼滤波 精度因子 

摘      要：在城市、室内、峡谷、地下等复杂环境条件下,GPS等卫星定位系统定位精度严重受到影响,甚至完全失效。因此,研制一种能够运用于室内外复杂环境的新型高精度定位系统一直是人们在导航领域追求的共同目标。Locata定位系统作为一种新型的地面伪卫星系统,它克服了时钟同步、远近效应、多径效应等大量具有挑战性的技术难题,弥补了GPS等定位系统的诸多弱点,该系统既可以自主独立定位,也可以和GPS组合实现联合定位,能实现室内外各种复杂环境的定位,且定位精度能够达厘米级,未来在军用、民用领域有巨大应用潜力。为跟踪国外出现的这种先进技术,本文从以下几个方面对Locata系统定位相关算法展开了研究。首先,本文研究了四颗伪卫星布局、伪卫星数目、组合卫星对覆盖区域几何精度因子值的影响,并通过Matlab进行了仿真验证。提出了设置虚拟伪卫星法,有效克服了当出现四颗伪卫星共面或近似共面的不利情况下的定位问题,通过改善几何结构实现有效定位解算,最后给出了有关伪卫星几何布局的建议。其次,研究了Locata系统整周模糊度的解算算法,包括KPI法和OTF法,并推导建立了Locata系统OTF数学模型。本文举例分析了LAMBDA算法的基本思想,通过Matlab仿真对比了浮点解和固定解、KPI法与OTF法对其定位精度的影响。再次,在GPS误差来源分析的基础上,归纳总结了Locata定位系统单点定位误差来源,通过Matlab仿真,分析了伪卫星数目、星座选取、与卫星组合定位对Locata系统单点定位精度的影响,并且对比分析了独立定位与组合定位的性能。基于标准的卡尔曼滤波模型,建立了Locata系统低速运动的卡尔曼滤波算法模型,通过Matlab仿真,对比分析了Locata系统分别采用LS、WLS、EKF算法的定位性能。最后,对本文开展的各项工作进行了总结,并对后续工作进行了展望。