高动态环境中INS辅助GNSS接收机测速误差分析

摘要

速度是导航系统基本输出信息。利用GNSS接收机获取载体速度的方法，具有全天候、误差不积累等优点，获得了广泛应用。但在高动态环境中，接收机环路容易失锁。为了提高接收机的高动态适应性，常利用INS信息对接收机载波环进行辅助。本文以高动态环境为背景，以INS辅助接收机的测速误差为研究对象，从接收机多普勒量误差来源及 INS辅助方法的角度进行分析，主要进行了以下工作：
　　1.基于软件接收机实现过程中载波三阶环控制率和中频采样率不同的特点，建立了双速率的离散载波环模型，仿真结果表明在恒定10g/s加加速度时环路跟踪误差达到了12.3585°，恒定100g加速度时，环路本身由于双速率带来的多普勒误差达到0.485m/s；
　　2. INS辅助信息的典型更新率为100Hz，基于纯接收机环路双速率模型，建立了速度信息辅助的三速率载波环模型，仿真表明，环路性能未改善；当采用加速度辅助方法时，仿真表明，在恒定10g/s的加加速度时环路跟踪误差为0°，同时瞬态时的多普勒误差振幅减小，环路性能改善明显；
　　3.对比分析了速度和加速度两种辅助方法，发现两种方法的辅助效果差异本质上在于辅助信息误差不同，在恒定10g/s的加加速度和100g加速度动态下，加速度辅助信息精度均高于速度辅助，从而加速度辅助更优；
　　4.考虑不同精度级别的INS器件，仿真分析了速度和加速度辅助方式的测速误差以及环路跟踪误差，为实际器件选型提供了依据。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外发展水平及研究现状

1.3 论文的主要内容和结构安排

第二章 接收机测速误差分析及载波环基本原理

2.1 GNSS接收机测速原理及误差分析

2.2 载波环基本原理及多普勒观测量提取

2.3 本章小结

第三章 载波环观测量误差建模

3.1 环路多普勒测量误差分析

3.2 载波环离散建模

3.3 高动态场景设计以及载波环路测速误差仿真

3.4 本章小结

第四章 INS辅助下的载波环多普勒误差分析

4.1 INS辅助原理及性能分析

4.2 INS辅助载波环离散系统建模与仿真

4.3 INS辅助方法对环路原始多普勒影响分析

4.4 本章小结

第五章 不同精度器件辅助效果分析

5.1 惯性器件精度分级与惯导数据生成

5.2 不同精度惯导辅助的效果分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果