多天线姿态GPS测量算法研究

发布时间：2021-06-08 18:56

  姿态测量是GPS测量的一个重要分支,因为GPS有着高精度,全天侯,低成本等诸多优点,使GPS在测姿等领域的应用得到广泛关注。GPS中的相位观测量可实现高精度的定位和姿态测量,然而有时观测卫星数不够多,模糊度固定成功率很低,使姿态解算效果不好。当基线长度固定时,基线长将作为一个高精度的观测量,辅助模糊度的固定。本文针对短基线约束下的模糊度固定问题,提出了基线长非线性约束的模糊度搜索方法,大大提高了模糊度固定成功率,也对应提高了基线的测量精度。在姿态解算算法上,主要研究了TRIAD和QUEST两种算法,并对比这两种算法在解算双基线姿态时的关系。本文的主要研究内容是多天线姿态GPS解算算法,解算过程分为两步:先完成模糊度固定,再实现姿态解算。针对模糊度固定方法这一部分,本文研究了超短基线约束下的模糊度固定方法,由于基线长度太短,通过基线长度建立的线性模型直接求解效果不理想,因此考虑采用基线长的非线性模型搜索模糊度,提高模糊度固定的成功率。针对姿态矩阵解算方法方面,本文研究了TRIAD和QUEST算法,文中对比分析了这两种算法,深入探究了两种算法及其之间的联系,得到两种算法等效时的解算条件。通过实测数据验证本文提出的超短基线约束下的模糊度搜索方法,为对比实验效果,与无基线下约束的LAMBDA算法和基线长线性约束下的LAMBDA算法作相比,模糊度固定成功率提高30%-40%,因此也相应提高了基线精度。对于有一条基线精度不高时的双基线姿态解算,本文通过实测数据验证了:1)TRIAD算法解算精度对主矢量的依赖性,并通过改进算法,解决了TRIAD算法的依赖性问题,提高了测量精度;2)TRIAD与QUEST算法效果相当时,两条基线在精度上满足的特殊条件。对于全部基线都是高精度解算,姿态解算精度一般都很高,但在实际GPS姿态测量中,不是所有基线解算精度都很高,本文为一条基线精度不高时,双基线姿态的高效解算提供了理论依据。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P228.4

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本文编号：2290236