基于非線性模型的單機GPS定位估計方法的研究.pdf

1、GPS是目前世界上唯一最完善的新一代精密衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，由于其具有提供全球范圍的、連續(xù)的實時三維位置、速度信息和精確授時等功能，自投入使用以來，就得到了各國軍事和民用部門的普遍關注，并得到了迅猛地發(fā)展。目前，GPS被廣泛應用于陸、海、空、天各軍事領域以及交通工具導航、地理定位、測量、時間精調等眾多民用領域。 隨著科學技術的發(fā)展，近年來GPS導航和定位技術正向高精度、高動態(tài)方向發(fā)展。目前，單機GPS接收機的最高定位精度達10~1

2、5m，當接收機處于“城市峽谷”等信號遮擋嚴重的環(huán)境時，會因接收到的衛(wèi)星信號數量少于4顆而導致GPS接收機無法進行定位估計。 單機GPS接收機定位精度不高的主要原因在于，量測信號從被衛(wèi)星發(fā)射到被接收機接收的過程中會受到很多誤差源的干擾。本文分別從模型和算法兩方面開展研究，力求通過建立較完善的誤差補償模型以及使用更具有針對性的算法來提高單機GPS的定位估計精度。 本文做出的主要工作包括以下五個方面： 1）針對單機GP

3、S定位估計精度不高的問題，提出了對主要誤差源進行建模補償——電離層誤差補償和對流層誤差補償。 2）對于“城市峽谷”等惡劣環(huán)境下的定位，結合該環(huán)境下車輛、行人等載 體運動速度不高，高度方向上位置變化很小的特點，本文提出一種假設，即假設用戶接收機在高度方向上的位置坐標保持不變，將高程加入到測量方程中，從而實現(xiàn)惡劣環(huán)境下GPS的二維定位。 3）提出采用高精度的平淡卡爾曼濾波算法（UKF）代替精度較差的最小二乘迭代算法（

4、ILS）和擴展卡爾曼濾波算法（EKF）作為GPS的定位估計方法，同時還提出了改進的UKF算法，以節(jié)省定位估計算法的運算量。 4）在保證定位精度的前提下，為了提高定位估計算法的運算速度，本文提出采用Spherical Unscented Kalman Filter（SUKF）作為單機GPS的定位估計算法。SUKF的運算量是UKF運算量的一半，從而提高了定位估計的速度，有利于實時輸出定位估計的結果。 5）為了進一步提高單機G