基于北斗Ⅱ双频载体姿态测量系统的软件设计

摘要

基于导航卫星的载体姿态测量是指利用GPS或北斗卫星导航技术测量运动载体（飞机、舰艇和车辆等）的三维姿态（俯仰角、航向角和横滚角），它是航空、航海以及陆地导航的关键技术，在军事、民用、商用等方面具有广阔的应用前景。目前，随着我国北斗导航技术的发展，基于北斗载波相位差分技术的载体姿态测量已成为研究和应用的热点。由于基于单频卫星信号的姿态测量技术误差较大，初始化时间较长，且成功率较低，因此本文重点研究基于北斗“双频”卫星信号的姿态测量技术，在现有理论方法的基础上，设计了新型的双频姿态测量方法和相应的软件，并通过实验验证了方法的有效性。
　　本论文研究的主要内容和创新之处在于:
　　(1)研究了LAMBDA和TCAR相结合的双频整周模糊度求解方法。本文采用北斗Ⅱ平台B1、B2双频中巷组合，针对载体姿态测量中载波相位整周模糊度求解这一重点和难点问题，讨论了现有的算法的特点和不足，研究了LAMBDA和TCAR算法相结合的整周模糊度求解法。对比实验结果表明该方法能够有效提高整周模糊度求解的精度和成功率。
　　(2)提出了层次校验的双频载体姿态测量方法（相关发明专利已公布）。在北斗Ⅱ双频载体姿态测量中，如何从多个整周模糊度候选解中筛选出正确的解是一个关键问题。本文提出采用基线长度作为约束，同时给予基线“层次性的角度增量”，并校验基线姿态求解结果的变化，从而从多个整周模糊度候选解中筛选出正确的解。该方法能够提高模糊度求解的成功率和效率，具有广阔的应用前景。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 北斗Ⅱ概述

1．3．1 北斗Ⅱ卫星导航系统简介

1．3．2 导航定位误差

1．4 论文的主要研究内容及章节安排

1．4．1 课题来源

1．4．2 论文的主要研究内容

1．4．3 论文章节安排

第二章 北斗Ⅱ双频载体姿态测量技术

2．1 北斗Ⅱ载波相位相对定位原理

2．1．1 载波相位观测方程

2．1．2 载波相位差分

2．2 北斗Ⅱ多频组合

2．2．1 北斗Ⅱ多频线性组合

2．2．2 北斗Ⅱ中巷组合

2．3 双频周跳探测

2．4 载体三维姿态测量原理

2．5 CGCS2000到LLS转换

2．6 双频载体姿态测量所需数据

2．7 本章小结

第三章 LAMBDA和TCAR算法相结合的整周模糊度求解

3．1 引言

3．2 整周模糊度求解常用方法

3．2．1 直接双频模糊固定法

3．2．2 北斗双频MTRC算法

3．2．3 双频BFR-3DS2算法

3．3 北斗Ⅱ双频整周模糊度求解算法

3．3．1 LAMBDA算法

3．3．2 TCAR算法

3．3．3 LAMBDA和TCAR算法相结合

3．4 算法实验

3．5 本章小结

第四章 载体姿态角层次校验的模糊度检验法

4．1 引言

4．2 常用模糊度检验方法

4．2．1 Ratio检验法

4．2．2 统计检验法

4．3 层次校验的模糊度检验法

4．3．1 基线长度检验

4．3．2 基本层次校验

4．3．3 开关层次校验

4．3．4 鲁棒层次校验

4．4 算法实验

4．5 本章小结

第五章 系统软件设计

5．1 系统软件功能

5．2 软件设计

5．2．1 软件界面设计

5．2．2 软件数据处理模块

5．2．3 双频姿态解算流程

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文的工作总结

6．2 未来工作展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况