基于MEMS IMU的GNSS RTK/INS紧组合定位分析

本文针对复杂动态的城市环境自动驾驶规模化应用需求,提出惯性单元辅助RTK快速收敛的自动驾驶低成本、高精度定位方法。使用MEMS IMU M39和战术级IMU Pos320,通过对多组实测车载数据进行仿真中断,得到INS位置漂移误差、模糊度收敛时间、模糊度固定正确性指标,再对无惯导辅助、M39辅助模糊度固定和Pos320辅助3种情形下的模糊度固定时间和定位精度进行了统计和分析。结果表明,M39在GNSS中断5 s时可辅助RTK实现模糊度瞬时固定,中断时间为10 s时可以将RTK模糊度收敛时间压缩至1/4。MEMS IMU的加入使得RTK模糊度固定错误个数显著下降,10 cm以内高精度定位占比由62.25%提高至98.44%。试验验证了MEMS IMU辅助RTK能够加快模糊度收敛速度,提高了其在自动驾驶导航定位应用中的精度和可靠性。

基于载波相位的高精度惯性组合导航系统研究

研究了一种利用GPS差分载波相位和惯导组合构成高精度组合导航系统的算法,建立了以载波相位双差观测量对惯导位置误差直接进行观测的数学模型,利用卡尔曼滤波器进行数据融合,可以达到厘米级的组合导航系统定位精度。同时,为了解决使用GPS载波相位观测量过程中出现的周跳问题,文中充分利用由该组合方案得到的高精度定位信息以及惯导在短时间内可保持高精度的特点,提出了迅速修复周跳和重新确定整周模糊度的方法,并通过仿真验证。

GPS载波相位测量中的几个重要问题

利用GPS载波相位信息可以达到精密导航定位。对GPS载波测量时整周模糊解算方法和周跳的检测与恢复进行了研究。阐述了解模糊的Extradwinding技术和模糊函数法,重点研究了利用卡尔曼滤波技术实现“on-the-fly”解模糊算法。

基于多阵元的室内导航伪卫星系统设计

针对伪卫星定位过程中的时钟同步以及整周模糊度求解问题提出了一种基于多阵元的同源伪卫星系统;系统采用固定导航电文参数设计的伪卫星脉冲信号体制,实现了伪卫星信号与卫星信号在商用接收机端的兼容,为伪卫星室内定位的推广与普及提供了基础;同时提出一种应用于该伪卫星系统的载波相位单差定位方法,由于其采用同源时钟,不存在信号间时钟偏差问题,仅需利用载波相位单差消除伪卫星与接收机间的钟差,即可建立载波相位单差方程实现定位解算,减低了算法复杂度;最后搭建伪卫星平台,实现了伪卫星信号的生成与接收,并对伪卫星的信号质量以及接收机端观测数据进行了分析,验证了该伪卫星系统信号设计及定位方法的可行性,对实际工程应用具有一定的借鉴意义。

多参考地基增强系统电离层梯度完好性监测方法

卫星导航增强系统服务于与生命安全相关应用时,电离层梯度异常是所需监测的重要风险源。针对传统地基增强系统(GBAS)电离层梯度监测算法受电离层梯度异常与整周模糊度固定失败双重风险源影响问题,提出基于多参考接收机布设的GBAS电离层梯度异常监测方法,通过电离层无关整周模糊度快速固定构建高精度检测统计量,实现误警和漏检错误的同步控制。使用电离层梯度异常GNSS真实数据对所提方法进行验证,结果表明300历元平滑长度下,基于多参考接收机布设的电离层梯度异常监测方法在10^(-6)漏检率约束下成功监测到477 mm/km电离层梯度,验证了所提方法可用于电离层梯度异常的实时监测。