城市環(huán)境中短多徑自適應(yīng)抑制方法的研究.pdf

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）經(jīng)過三十余年不斷研究與發(fā)展，在軍事和民用的各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了深刻影響。城市環(huán)境中由于高樓林立產(chǎn)生的短多徑效應(yīng)，成為GNSS觀測(cè)值中的一個(gè)重要誤差源，嚴(yán)重降低了定位精度。本文重點(diǎn)研究了卡爾曼濾波算法在抑制多徑誤差方面的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上研究復(fù)雜城市環(huán)境中的短多徑自適應(yīng)抑制方法。
　　本文首先根據(jù)偽距定位原理建立球面定位模型，從理論上分析呈“矩

2、形”分布和“震蕩”分布的偽距誤差對(duì)定位結(jié)果的影響，得出站心坐標(biāo)系下三個(gè)方向上的定位誤差也呈“矩形”和“震蕩”分布且高度定位誤差要大于東北平面水平定位誤差的結(jié)論，并通過衛(wèi)星信號(hào)模擬器仿真驗(yàn)證了該結(jié)論，并且，仿真結(jié)果表明高度定位誤差約為水平定位誤差的三倍。為解決高度定位誤差大的問題，本文提出了一種基于高度約束的自適應(yīng)卡爾曼濾波(Height Constrained Adaptive Kalman Filtering,HCAKF)算法，根據(jù)車

3、載等低速接收機(jī)建立高度約束模型，通過構(gòu)造高度上的約束條件和上一歷元的接收機(jī)狀態(tài)，利用最小均方誤差原理來約束當(dāng)前接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而使得定位結(jié)果更加準(zhǔn)確。為驗(yàn)證HCAKF算法對(duì)短多徑效應(yīng)的抑制性能，分別在靜態(tài)開放天空?qǐng)鼍昂椭本€運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下進(jìn)行仿真測(cè)試，結(jié)果表明:靜態(tài)開放天空?qǐng)鼍跋?，HCAKF算法的高度定位誤差幾乎為零，水平定位誤差相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kaman Filtering，EKF)算法減小了25.36％，相

4、對(duì)于AKF算法減小了13.05％，總誤差相對(duì)于EKF算法減小了44.37％，相對(duì)于自適應(yīng)卡爾曼濾波(Adaptive KamanFiltering，AKF)算法減小了39.86％;直線運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下，HCAKF算法的高度定位誤差相對(duì)于EKF算法減小了67.12％，相對(duì)于AKF算法減小了47.63％，總誤差相對(duì)于EKF算法減小了63.50％，相對(duì)于AKF算法減小了35.65％。
　　為了對(duì)比本論文定位算法和市面上同類產(chǎn)品定位性能，建立了

5、同信號(hào)源全球定位系統(tǒng)(GlobalPosition System，GPS)/北斗二號(hào)(Beidou-2，BD2)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)雙模接收機(jī)驗(yàn)證平臺(tái)。基于該雙模接收機(jī)驗(yàn)證平臺(tái)，在城市復(fù)雜環(huán)境中測(cè)試了HCAKF算法的短多徑抑制性能。測(cè)試結(jié)果表明:在窗臺(tái)短多徑靜態(tài)環(huán)境中，HCAKF算法的高度定位誤差幾乎為零，水平定位誤差相對(duì)于對(duì)照組減小了48.44％，總體定位誤差相對(duì)于對(duì)照組減小了53.71％。在城市復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境下，HCAKF算法的高度定位誤差相