附加方位约束的GPS/INS组合系统选权自适应卡尔曼滤波

单天线GPS/INS经典组合模型存在的明显不足是:由于状态参数不仅包含INS的位置、速度误差,而且还包含INS的姿态误差和元件误差,存在观测信息不足,间接可测参数难以准确估计。在深入分析常用GPS/INS组合模型及滤波算法中参数估值的特性基础上,提出从两方面改善这类滤波结果:①在运动条件下的组合观测模型中附加GPS单天线测方位角约束,建立观测值与间接可测参数之间的联系;②将选权自适应卡尔曼滤波方法拓展到GPS/INS滤波中,以提高参数估计的精确性。通过对滤波结果的增益阵、位置差、速度差及姿态估计结果的分析可知,该方法的滤波结果更趋准确、合理。

GNSS/声学联合定位的自适应滤波算法

海底控制点布设是构建海洋时空基准的重要环节,而可靠的海洋基准定位模型及方法又是实现高精度海底控制点布设的前提和基础。应用广泛的走航船测量方式兼具灵活性和可控性,但载体异常扰动影响不可避免,易导致海底控制点联合定位模型解算失真。针对这一问题,本文提出一种基于自适应选权滤波的GNSS/声学联合解算方法。首先推导了统一海面及水下观测过程的GNSS/声学联合定位数学模型;然后研究了在联合模型的自适应滤波解算中对载体异常扰动的判别标准,给出了各状态参数自适应因子的构造方法;最后通过仿真和实测数据进行了试验验证。结果表明:引入自适应滤波算法后,能有效改善状态扰动对GNSS/声学联合定位的异常影响,提升其定位稳定性及定位精度;当分别对各类状态参数的自适应因子进行合理构造后,滤波效果可达最佳。

GPS精密单点定位快速收敛方法研究

讨论加快精密单点定位收敛的方法。该方法包括:1)将选权拟合的方法应用于确定未知参数及其方差-协方差阵的初值;2)将自适应选权滤波应用到参数估计中。基于此方法,发展了利用IGS提供的时延17小时的快速精密星历产品的精密单点定位。算例结果表明,采用新方法单点定位可以在较短的时间内达到分米甚至厘米级的精度,同时可满足时效性要求。

精密单点定位的一种低动态解法

采用自适应选权滤波法,对低动态精密单点定位的解算方法进行研究,并编写了精密单点定位程序。通过合理选择自适应因子参数,对船载动态GPS测量数据进行了事后精密单点定位处理。结果表明:相对于经典卡尔曼滤波方法,采用自适应选权滤波法可大大提高低动态精密单点定位解的精度,X、Y、Z三个方向的RMS分别提高了79.9%、69.7%和92.0%。

基于站间单差的GPS/GLONASS组合模糊度解算研究

推导分析了基于站间单差的GPS/GLONASS组合双差模糊度解算数学模型及影响其精度的误差因素。利用模糊度参数在无周跳和粗差情况下的时不变性特点,采用自适应选权滤波对单差数据进行滤波处理,并将滤波后的单差模糊度通过选择基准卫星固定为双差模糊度。采用不同长度的实测动静态短基线数据进行测试,结果表明基于自适应选权滤波的站间单差模型可以简便有效地进行双差模糊度固定,模糊度固定成功率在95%以上,解算精度优于单模型以及双模型单历元解。

提高GPS单历元定位精度的方法研究

为了将GPS单历元定位精度提高到mm级水平,在讨论卫星高度角定权、相位残差拟合法的基础上,提出了一种新方法:自适应选权拟合滤波法(基于残差常数项拟合修正后的滤波法)。选取一条受多路径误差影响较大的短基线作为实验数据,结果显示,相位残差拟合法能减小系统误差对定位精度的影响,而自适应选权滤波法能削弱粗差的影响,将高程方向的精度提高到mm级。