论文部分内容阅读
全球卫星导航系统（GNSS）作为支持国民经济建设和维护军事安全不可缺少的国家基础设施，是当今主要世界大国竞相发展的对象。目前，已有中国的北斗卫星导航系统（Compass）、美国的GPS和俄罗斯的GLONASS三个全球卫星导航系统能够提供导航定位服务，欧盟的Galileo系统也正在加紧建设中。但是，即便是目前最成熟的卫星导航系统——GPS，在表现出诸多优点的同时也暴漏出了一些缺陷。比如，对于高动态载体，GPS在系统精度和可靠性等方面还不能满足作为单一导航系统的要求。而多星座组合导航能够同时利用多个系统的卫星观测量，具有可用卫星数量多、覆盖性好、定位精度高、可靠性高等优点，正逐步成为卫星导航领域的研究热点之一。本文着重研究了多星座组合导航信息处理中的可用卫星选择和基于滤波的导航解算两方面内容。第一，多星座组合导航选星算法研究。针对多星座组合导航选星由于卫星间观测量精度差异大、选星数量多，传统选星算法不再适用的问题，提出了一种基于加权位置精度因子（Weighted Position Dilution of Precision, WPDOP）贡献量的多星座组合导航选星算法。与传统选星算法相比，该算法具有计算量小和定位精度高的特点，具有一定的工程实用性。同时，提出了一种适用于多星座组合导航WPDOP和WPDOP贡献量的优化计算方法，大大降低了计算复杂度，具有一定的应用价值。第二，多星座组合导航解算算法研究。在多星座组合导航应用于高动态场景时，由于加速度变化范围大、动态噪声和观测噪声难以准确预测等因素影响，常规联邦滤波估计精度将会严重下降甚至发散。针对这一问题，本文提出将强跟踪滤波算法应用到容错型联邦滤波器中，构成容错型联邦强跟踪滤波器。对Compass/GPS/GLONASS组合导航系统进行的仿真结果表明，该算法设计灵活，容错性强，对高动态目标具有较强的跟踪能力，能够显著提高导航定位的精度和可靠性。同时，由于组合应用了无重置联邦滤波结构和渐消矩阵一步次优算法、残差χ2检验算法等实用算法，使得该算法整体计算量小，易于实现，具有一定的工程实用价值。本文的研究成果可以为多星座组合导航信息处理的工程实现提供算法参考。