基于卡尔曼滤波的导航卫星定轨方法研究

发布时间：2024-03-28 03:47

　　随着社会发展,GPS的开发和应用研究已经成为测绘领域中不可或缺的技术手段。而全球卫星导航定位系统的轨道确定,又是GPS技术中的重点与难点。卡尔曼滤波是一种利用线性系统状态方程,通过系统输入输出观测数据,对系统状态进行最优估计的算法。该方法的优点在于对以前的观测数据不要求进行存储,当系统产生新的数据以后,利用状态转移方程,就可以计算出新的估计量。因此,随着观测时间的不断增加和变化,可随时适应不同的情况,该方法大大减少了计算机的存储量和计算量。

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【部分图文】：

图1最小二乘法计算所得轨道与精密星历的差值

按照地基伪距定轨方法,利用上面选择的14个测站的观测数据来进行GPS卫星定轨,其中相关的动力学模型、观测模型和状态估计参数设置,分别利用最小二乘和卡尔曼滤波方法进行解算,得到的位置与当天的精密星历进行比较,由于卫星数目较多,因此我们比较PRN1卫星的各方向差值,得到图1与图2所示....

图2卡尔曼滤波坐标差值

图1最小二乘法计算所得轨道与精密星历的差值图1为最小二乘法计算所得轨道与精密星历的差值,图2为卡尔曼滤波方法计算所得轨道与精密星历的差值。由图可以得到卡尔曼滤波与最小二乘在定轨精度上基本持平,在X方向上的定轨精度在±3m之内,而卡尔曼滤波所得结果与最小二乘所得结果在绝对值上差值很....

图3各卫星Z方向坐标差值

为了描述各颗卫星的情况,抽取收敛后某一历元对各颗卫星的各方向的差值,各卫星Z方向坐标差值如图3所示。由各方向上各颗卫星所获得的坐标的精度可以得知,除了极少数情况以外,卫星的各方向与精密星历的坐标差在±5m之内,Z方向(如图3所示)上的精度稍微差一些。

图4PRN04和PRN24卫星一天内的钟差改正数的精度

下面是对利用2017年4月28日的观测数据进行卫星定轨得到的钟差改正数进行分析,按照上述方法选择PRN05号卫星作为参考卫星,计算了各颗卫星的二次差,限于篇幅,在图4中绘制出了PRN04和PRN24卫星的差值图:由图4可以看出通过计算得到的卫星钟差与IGS精密星历的钟差相比,其偏....

本文编号：3940953