基于MIMU辅助的整周模糊度求解方法研究

摘要

GNSS（Global Navigation Satellites System,全球卫星导航系统）定姿系统通过求解与载体固联安装的GNSS基线矢量，实现对载体姿态的测量。在无辅助单频/单历元GNSS（Single Frequency/Single Epoch GNSS, SF/SE-GNSS）这样的弱GNSS模型强度条件下，GNSS基线矢量求解将变得十分困难，主要体现在仅凭单历元内的单频 GNSS观测得到的模糊度浮点解，其置信度往往无法达到模糊度固定的要求。本文主要是在微惯性测量单元（Micro Inertial Measurement Unit, MIMU）和低端GNSS接收机天线组合的硬件条件下，对惯性信息增强GNSS模型强度的方法展开了研究，主要工作归纳如下：
　　（1）在基于固定失败率的整数孔径估计器的框架下，对两种最为常见的正确性检测方法---比例检测和差分检测进行了性能对比，并给出了这两种正确性检测方法的应用建议。
　　（2）将无辅助与MIMU姿态辅助下的SF/SE-GNSS模糊度搜索空间的解耦形式，以及它们各自的ADOP解析公式进行对比，从理论上揭示了MIMU姿态增强SF/SE-GNSS模糊度求解模型强度的机理。
　　（3）利用基于固定失败率的整数孔径估计器实现了 MIMU姿态辅助SF/SE-GNSS整周模糊度求解。仿真结果表明，MIMU姿态测量在一分钟内能够无一例外地实现对SF/SE-GNSS整周模糊度求解置信度的增强。
　　（4）提出了惯性角增量先验约束，并基于该先验约束设计了一个选星算法.仿真和车载实验证明了该约束的有效性和选星算法的实用性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 本课题的研究意义

1.3 MIMU辅助GNSS定姿整周模糊度求解相关技术研究现状

1.4 论文的组织结构和研究内容

第二章 GNSS定姿与MIMU姿态测量

2.1 GNSS定姿技术

2.2 MIMU姿态测量

2.3 紧组合框架下的MIMU辅助整周模糊度求解方法

2.4 本章小结

第三章 基于整数孔径估计的模糊度正确性检测方法研究

3.1 整数估计与整数孔径估计

3.2 基于正确性检测的整数孔径估计

3.3 比例检测和差分检测整数孔径估计器性能对比与评估

3.4 本章小结

第四章 MIMU姿态辅助下的SF/SE-GNSS整周模糊度求解与置信度增强分析

4.1 MIMU姿态辅助下的SF/SE-GNSS整周模糊度搜索空间

4.2 MIMU姿态增强SF/SE-GNSS模型强度

4.3 MIMU姿态辅助SF/SE-GNSS模糊度求解与置信度增强分析

4.4 本章小结

第五章 载体大角度机动情况下基于MIMU角增量先验约束的整周模糊度搜索空间压缩方法

5.1 惯性角增量先验约束

5.2 仿真试验与车载实验

5.3 惯性角增量先验约束性能增强选星算法

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文主要创新点与研究结论

6.2 进一步工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成绩

附录A 第三章附录

A.1 Neyman-Lemman引理

A.2 证明3.1

附录B 第四章附录

B.1 MIMU姿态测量误差公式近似说明

B.2 证明4.1

B.3 证明4.2

B.4 证明4.3

B.5 证明4.4

B.6 证明4.5

B.7 证明4.6

B.8 证明4.7

附录C 第五章附录

C.1 证明5.1