基于非線性濾波與多星信息融合的GNSS混合定位.pdf

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System,GNSS）正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,目前被大量地應(yīng)用在車載導(dǎo)航、手機(jī)導(dǎo)航和地理定位等各個(gè)領(lǐng)域。目前世界上最完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS），可提供連續(xù)的實(shí)時(shí)三維位置、速度等信息。俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GLONASS）隨

2、著近幾年星座能力全恢復(fù)計(jì)劃的推進(jìn)、GLONASS-K/KM/NG新衛(wèi)星研制和發(fā)射，有了長(zhǎng)足的發(fā)展。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Beidou Navigation System,BDS）作為中國(guó)獨(dú)立建設(shè)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它與GPS相似，具有全球覆蓋、被動(dòng)定位、全天候、隱蔽性好等特性。2012年底BDS第一階段完成，目前已經(jīng)成功發(fā)射了22顆衛(wèi)星，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)在亞太區(qū)進(jìn)行全天候的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)，正在向全球?qū)Ш竭^(guò)渡。歐盟也正在努力開(kāi)發(fā)伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Ga

3、lileo satellite navigation system，Galileo）。多系統(tǒng)的發(fā)展一方面促使各系統(tǒng)進(jìn)行國(guó)際合作，共同發(fā)展。另一方面為用戶提供更多的可用衛(wèi)星，利于提高定位精度與穩(wěn)定性。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，全球范圍已建的、在建的和計(jì)劃建設(shè)中的各種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所包含的衛(wèi)星數(shù)量將接近或超過(guò)140顆。如何利用這些來(lái)自不同系統(tǒng)的眾多導(dǎo)航衛(wèi)星來(lái)進(jìn)行有效且高精度的定位，將是一個(gè)嶄新的、富有挑戰(zhàn)性的研究課題。
　　本文的主要工作內(nèi)容包含以下

4、幾個(gè)部分：
　　1）綜述多GNSS融合的研究背景與發(fā)展，詳細(xì)介紹GPS、BDS、GLONASS與Galileo的系統(tǒng)組成、時(shí)空系統(tǒng)等，分析各種GNSS的時(shí)間系統(tǒng)和空間坐標(biāo)系的不同，統(tǒng)一時(shí)空坐標(biāo)系。
　　2）介紹GNSS基本定位原理，衛(wèi)星導(dǎo)航的重要概念和廣泛使用的最小二乘迭代法，提出多GNSS融合定位的最小二乘法定位模型。
　　3）分析影響GNSS定位過(guò)程中的誤差來(lái)源，構(gòu)建多GNSS非線性濾波的狀態(tài)模型和測(cè)量模型。

5、>　　4）對(duì)于建立的多GNSS融合定位模型，分別用多系統(tǒng)的最小二乘解算方法以及基于非線性濾波的定位估計(jì)方法進(jìn)行解算，基于非線性濾波的定位算法得到的定位結(jié)果優(yōu)于最小二乘解算方法得到的結(jié)果。
　　5）分析非線性濾波算法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出新的濾波算法，進(jìn)而用于定位估計(jì)，對(duì)比定位結(jié)果。
　　6）模擬在單系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)不足的惡劣環(huán)境，比如高樓林立的城市、高山峽谷等惡劣情況，因?yàn)榭梢?jiàn)衛(wèi)星數(shù)量極少，極有可能發(fā)生單系統(tǒng)無(wú)法定位，提出使用基于非線性濾