基于体积选星法的卫星定位信息解算

摘要

卫星导航定位系统自它诞生以来就肩负着国防与民生的重任,在生产生活的各个领域里被广泛的应用。它所能提供的不受天气影响的准确全球范围无死角三维立体定位大大改善和推动了各行各业的发展。但现有的四个卫星导航定位系统的解算精度大多都未达到1米以下。民用的GPS定位精度只在几米到30米之间,车载精度更是在30米到50米之间。由于用户多数情况可观测到7颗左右卫星,而4颗即可完成定位,且传统的卫星选择方法计算量大、耗时长。基于以上背景,本文研究了基于最大四面体体积选星法(下面简称体积选星法)的卫星定位信息解算。设计了完整的解算方案,并探讨了卫星的选择对解算精度的影响,尤其是体积选星法的优劣。
　　本文首先介绍了卫星定位信息解算的发展现状及几种重要的解算方法。然后介绍卫星导航定位基本理论。之后研究选星方法对结果的影响,这里引入体积选星法。最后设计了完整解算流程,并采用C语言实现。分析仿真结果,探讨体积选星法对解算结果的影响。
　　本文创新之处在于将体积选星法引入卫星定位信息解算,并设计相应的完整信息解算方案,探讨该算法对结果的影响。具体为:(1)在实现方案上，本文选用了单点定位、伪距作为观测量、最小二乘法作为计算方法、最大四面体体积法作为选择卫星的方法,并将解算分为四大模块——卫星位置及速度计算、体积法选星、用户概略坐标计算、用户精确位置计算。针对各个模块,本文分别设计了软件加以实现,并用真实数据代入,得到解算结果。(2)在算法探讨上，本文着重讨论选择卫星的方法对结果精度的影响,并着重探讨体积选星法。本文首先从理论上研究四面体体积与几何精度因子(Geometric Dilution Of Precision GDOP)之间的关系,然后根据解算出的数据进行详细分析,最终得到——4颗卫星参与计算的精度要低于多颗卫星参与计算的精度,体积选星法是4颗卫星参与运算的较好选星方法。该算法精度可达20米,与传统最小GDOP选星法基本相同,基本能够达到4颗卫星参与解算的最大精度;并且计算量少,耗时短;但不稳定。

目录

基于体积选星法的卫星定位信息解算

SATELLITE POSITIONING INFORMATIONCALCULATION METHOD BASED ON VOLUMESATELLITE SELECTION

摘要

Abstract

第 1 章绪 论

1.1 课题背景

1.2 卫星导航定位系统简介

1.3 国内外卫星定位信息解算的研究

1.4 研究目的和意义

1.5 本文研究内容和组成结构

第 2 章卫星定位信息解算原理

2.1 引言

2.2 时间系统

2.3 坐标系统

2.4 卫星导航定位原理

2.5 观测量

2.6 卫星位置计算

2.7 本章小结

第 3 章体积选星法

3.1 引言

3.2 几何精度因子GDOP

3.3 星座选择方法

3.4 体积选星法

3.5 本章小结

第 4 章基于体积选星法的卫星定位信息解算实现

4.1 引言

4.2 基于体积选星法的定位信息解算方案设计

4.3 用户位置计算

4.4 具体解算模块软件流程及运行结果

4.5 结果分析及选星方法研究

4.6 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢