【摘 要】
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随着信息技术的飞跃发展,高精度定位技术在人类科研和生活中扮演着重要角色。我国的北斗三代卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)已向全球开展导航定位和授时服务。传统载波相位差分技术的定位精度可达毫米级,但应用场景受限,需要已知位置的固定站。传统动态全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)绝
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随着信息技术的飞跃发展,高精度定位技术在人类科研和生活中扮演着重要角色。我国的北斗三代卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)已向全球开展导航定位和授时服务。传统载波相位差分技术的定位精度可达毫米级,但应用场景受限,需要已知位置的固定站。传统动态全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)绝对定位精度不高,一般为米级。针对以上问题,本文采用实时动态载波相位差分定位方法(Real-Time Kinematic,RTK)搭建动态移动站相对于动态基准站的定位系统,即RTK精密动动定位系统。本系统可以提高定位精度,还可以解决应用场景受限问题。本文简单阐述了视觉导航、超宽带定位(Ultra Wide Band,UWB)和特征匹配等导航方式的优缺点和应用场景,详细对比惯性导航(Inertial Navigation System,INS)和北斗导航的优势和短板,依次介绍了卫星导航观测模型,RTK差分模型及观测误差改正方法。设计整合INS+BDS优势的组合导航方式,以两种定位结果的差值作为卡尔曼滤波器的状态量,利用滤波结果改正卫星导航数据。验证INS克服BDS短时遮挡可行性,建立INS+BDS组合权重决策模型。组合导航对比单一系统具有输出完整性好,定位误差小的优点,解决卫星遮挡后BDS系统瘫痪问题。通过数学推导得出动动定位误差与基线向量、卫星分布有关,短基线状态下基准站误差对动动定位误差影响较小。重点研究动动定位中存在的周跳探测、模糊度固定以及差分矫正量等难点问题,详细分析动动定位中卫星位置解算、载波平滑、接收机定位和误差分析等的方法。本文利用上述理论方法搭建动动定位理论主体框架,经过完好性测试,动动精密定位系统具有良好的联动目标解算能力。设计软件工程解决方案,在前端可视化窗口实时观察解算结果,测试动动定位系统的可行性。采集导航数据,测试开阔复杂环境下的长航时动动定位解算性能、系统鲁棒性能等。本文设计的动动定位系统具有定位精度高、系统鲁棒性好等特点,适合应用于联动目标高精度相对定位场景。
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