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针对移动测量系统对载体姿态的需求,对车载三天线全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）的直接法定姿进行了研究。分析了定姿的原理,给出了姿态解算公式,并提出一种简便的方法确定航向角的象限,解决了航向角的多值性问题。为了评估该方法的精度,利用车载的三天线GNSS进行了动态实验,采集了动态观测数据,利用直接法对观测数据进行了姿态解算,并用同车搭载的一套高精度惯性导航系统（inertial navigation system,INS）给出的姿态参考值对三天线GNSS定姿的精度和可靠性进行了评估。结果表明,三天线GNSS直接法定姿精度高、可靠性好,并具有计算简便,可避免奇异性问题等优点。 相似文献
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由载波相位观测值直接解算姿态能实现观测及姿态约束信息的最优利用。本文推导了基于失准角及乘性误差四元数的载波相位观测模型,分别建立了有外部角速度传感器和无外部传感器辅助下姿态参数估计的状态模型;利用自适应抗差滤波估计姿态误差,借鉴分类自适应因子的思想,分别确定模糊度和姿态误差参数的自适应因子,其中姿态自适应因子由Ratio值构造的三段函数确定。自适应抗差滤波能够充分利用约束信息和历史信息,将其融合在浮点解计算过程中,极大提高模糊度浮点解精度及其协方差的结构,在此基础上使用整数最小二乘模糊度降相关平差法(least-squares ambiguity decorrelation adjustment,LAMBDA)方法即能快速搜索出固定解,满足实时性需求。采用实测舰载GNSS 3天线测姿算例对方法进行了验证,结果表明,基于自适应抗差滤波的观测值直接定姿方法效率高、可靠性好。 相似文献
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《测绘科学》2020,(1):19-24
为提高GNSS船姿测量精度,该文构建了基于先验模糊度信息的乘性欧拉角GNSS载波观测方程,提出了一种基于部分变量误差模型(Partial-EIV)的加权整体最小二乘(WTLS)动态船姿估计方法。首先利用GNSS动对动加以基线长约束快速精确固定模糊度,然后将整周模糊度固定解作为已知值代入乘性姿态角载波观测误差方程,并将观测方程进行向量化;针对状态方程以及观测方程系数矩阵包含随机元素和固定元素的结构特征,引入Partial-EIV模型,采用一种改进目标函数的WTLS方法估计乘性欧拉角,该方法可以同时顾及状态方程以及观测方程误差,充分利用观测值以及姿态约束信息,减小误差累积。通过实测GNSS三天线匀速测姿算例对本文方法进行验证,结果表明,该文方法优于动态参考站差分(MBD)基线姿态直接解法,对于复杂海洋环境船姿测量具有一定的参考价值。 相似文献
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推导了基于乘性姿态角误差的观测方程,顾及其系数矩阵也含有误差的特点提出一种利用整体最小二乘原理估计姿态参数的新思路。该问题的系数矩阵中同时存在随机元素和固定元素且存在结构性特征,故引入Partial-EIV模型,设计了一种符合其系数矩阵结构特点的新模型。最后通过两组仿真实验将其与已有姿态估计方法进行对比,得出结论:基于Partial-EIV模型的整体最小二乘解法解算精度高于常规最小二乘法;其解算效果与基于乘性姿态角误差的最小二乘法基本一致。表明本文提出的方法正确有效。 相似文献
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基于卫星导航系统的姿态测量可作为一个新型姿态测量系统,代替传统昂贵的姿态测量设备,具有极大的应用潜力.本文首先介绍了利用卫星进行姿态测量的基本原理,在此基础上采用上海司南卫星导航技术股份有限公司的一块K728 GNSS OEM开发板和一块PCB板,设计了一个基于双天线的姿态测量系统,进行载体姿态测量的实验,并实现了PC机直接获取K728板卡实时解算的数据.最后,利用Matlab对测得的数据进行处理,评估了该开发板在测姿应用中的精度.实验结果表明,在系统正常工作的情况下,解算出的方位角精度高于0.2°/R(R为双天线基线长),俯仰角的精度高于0.4°/R.初步实验表明,该姿态测量系统可以应用在车辆自主驾驶控制以及飞行器、轮船的常规姿态测量. 相似文献
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为解决总体最小二乘(TLS)解算三维坐标转换时旋转矩阵线性化导致解算精度降低的问题,提出了能够直接求解旋转矩阵的多元总体最小二乘(MTLS)模型。为了验证多元总体最小二乘坐标转换解算效果,设置了各种坐标转换实验,并与总体最小二乘法进行比较。分析了旋转角度和尺度因子对解算精度的影响,并根据实验结果得出了以下结论:在大角度及独立等权观测条件下,多元总体最小二乘坐标转换解算精度优于总体最小二乘,且算法简单无需迭代,能够实现任意尺度的坐标转换。 相似文献
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陆地导航中GNSS/陀螺仪组合实时测姿方法 总被引：2，自引：0，他引：2
在陆地导航系统中使用GNSS/INS组合导航会增加系统成本,多天线GNSS测姿精度受基线长度影响,且存在的模糊度固定问题。本文提出仅利用一个陀螺仪和单天线GNSS组合来进行实时测姿。先由单天线GNSS计算姿态角3参数,航向角为陆地导航的关键参数,为此将陀螺信息与GNSS导出的航向角进行融合。分析了单天线测姿在载体静止或低速运动时精度很差的原因,提出了在组合滤波中进行解决的方案。推导了GNSS和陀螺信息融合的滤波模型,将陀螺仪信息作为状态模型的控制输入,以GNSS航向为滤波观测值。实验结果表明,GNSS/陀螺仪组合计算的航向角精度和可靠性相对GNSS测姿结果均有很大提升。 相似文献
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GPS双天线定向系统及优化模糊度搜索算法 总被引：2，自引：0，他引：2
研究了GPS载波相位双差测量方向的原理和应用最小二乘法解算基线矢量的方法;提出了快速解算整周模糊度的优化算法.实验表明,采用基线长度作为约束条件,应用GPS双天线测量方向的原理和搜索模糊度优化算法正确,其定向精度达0.12°,解算时间小于0.3s. 相似文献
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全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）/声纳水下定位精度主要取决于GNSS浮标阵列构型和声学测距精度。优化水面浮标阵列是提高水下定位精度的重要途径。探讨了GNSS浮标阵列解析优化方法，算例以5枚和6枚浮标布设为例，应用所提方法给出了最优浮标阵列解。基于几何精度因子（geometric dilution of precision，GDOP）最小构型解析方法，通过考虑水下定位GNSS浮标位于水面和存在高度角限制这一约束条件，对水下定位浮标阵列进行了解析优化。由于浮标进行水下定位时是范围性的，还基于区域GDOP均值和方差两个指标对GNSS浮标阵优化问题进行了探讨，并采用数值方法设计了区域GDOP均值最小构型搜索算法。研究表明，虽然存在高度角约束条件，最优浮标阵列几何结构并不唯一，若在此基础上进一步考虑区域GDOP均值和方差最小的目标，则最终可获得唯一的区域均值浮标阵列结构。 相似文献
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CNS+GNSS+INS船载高精度实时定位定姿算法改进研究 总被引：2，自引：1，他引：1
天文导航（CNS）、卫星导航（GNSS）和惯性导航（INS）3种系统组合可提供高精度的定位定姿结果。实际工程中因INS长时间误差累积，以及系统硬件传输存在不可忽略的时间延迟，导致INS提供给CNS的预报粗姿态误差较大，恶劣海况下难以保障快速搜星，造成天文导航可靠性下降、姿态测量精度较低的问题。为此，本文提出了一种CNS+GNSS+INS高精度信息融合实时定位定姿框架，引入了等角速度外推措施，有效地解决了惯导信息延迟问题。通过高精度转台模拟恶劣海况下载体大角速度摇摆，验证了本文提出的改进算法的有效性。试验结果表明，该算法架构简单，性能可靠，显著提高了恶劣环境下星敏感器的快速、准确搜星能力，保障了三组合姿态测量的精度和可用性。 相似文献
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In integrated systems for accurate positioning, which consist of GNSS, INS, and other sensors, the GNSS positioning accuracy has a decisive influence on the performance of the entire system and thus is very important. However, GNSS usually exhibits poor positioning results in urban canyon environments due to pseudorange measurement errors caused by multipath creation, which leads to performance degradation of the entire positioning system. For this reason, in order to maintain the accuracy of an integrated positioning system, it is necessary to determine when the GNSS positioning is accurate and which satellites can have their pseudorange measured accurately without multipath errors. Thus, the objective of our work is to detect the multipath errors in the satellite signals and exclude these signals to improve the positioning accuracy of GNSS, especially in an urban canyon environment. One of the previous technologies for tackling this problem is RAIM, which checks the residual of the least square and identifies the suspicious satellites. However, it presumes a Gaussian measurement error that is more common in an open-sky environment than in the urban canyon environment. On the other hand, our proposed method can estimate the size of the pseudorange error directly from the information of altitude positioning error, which is available with an altitude map. This method can estimate even the size of non-Gaussian error due to multipath in the urban canyon environment. Then, the estimated pseudorange error is utilized to weight satellite signals and improve the positioning accuracy. The proposed method was tested with a low-cost GNSS receiver mounted on a test vehicle in a test drive in Nagoya, Japan, which is a typical urban canyon environment. The experimental result shows that the estimated pseudorange error is accurate enough to exclude erroneous satellites and improve the GNSS positioning accuracy. 相似文献
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手机GNSS芯片可支持多模GNSS观测信号,其提供的原始观测量为高精度导航定位提供了可能,智能手机高精度导航定位成为研究热点之一。本文首先基于自研的反向RTK算法,设计并开发了一套基于智能手机的实时高精度定位系统,降低手机的计算压力;然后基于智能手机小米8,进行了大范围(覆盖深圳、武汉、北京)、多场景(城市开阔/遮挡,高速开阔/遮挡)的动态车载应用测试,用于验证系统的可靠性和可用性。测试结果表明:系统在各场景下均能稳定有效运行,在开阔环境下,小米8可实现亚米级的实时动态定位精度,精度最优可达0.21 m。 相似文献
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Joint use of observations from multiple global navigation satellite systems (GNSS) is advantageous in high-accuracy positioning. However, systematic errors in the observations can significantly impact on the positioning accuracy if such errors cannot be properly mitigated. The errors can distort least squares estimations and also affect the results of variance component estimation that is frequently used to determine the stochastic model when observations from multiple GNSS are used. We present an approach that is based on the concept of semiparametric estimation for mitigating the effects of the systematic errors. Experimental results based on both simulated and real GNSS datasets show that the approach is effective, especially when applied before carrying out variance component estimation. 相似文献
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车载低成本嵌入式组合导航系统的可靠性容易受到多种传感器故障和环境的影响,基于全球卫星导航系统(GNSS)状态的惯性导航系统(INS)/GNSS/里程计(ODO)抗差组合导航算法,提出了一种两级故障检测处理方法. 其中,第一级检测使用了基于解析冗余的残差卡方检验法,第二级检测使用了改进的双状态传播卡方检验算法. 利用自主研制的GN310低成本嵌入式系统采集路测数据. 结果表明:相对于传统算法,水平定位精度提升了39.7%;另外在半实物仿真下,水平定位误差保持在3 m以内,表明该容错方法能够有效地处理ODO、INS故障和GNSS软硬故障. 相似文献
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针对目前地基全球卫星导航系统(GNSS)层析大气水汽精度不高的问题,本文提出对网格划分垂直方向非均匀分层的方法,提高了区域层析结果精度．基于多系统GNSS观测数据,对河南地区东经111.5°～115.5°,北纬33.6°～35.6°区域上空水汽分布进行层析探测,研究垂直分层方法对层析结果的影响,垂直方向采用均匀和非均匀两种分层方式,得到的水汽密度结果与探空反演水汽密度值都非常接近,对比来看,非均匀分层层析在相关系数、均方根误差和平均偏差等数据分析方面表现出了较好的数据精度,采用非均匀分层方法可以得到更优的大气水汽反演结果. 相似文献
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全球卫星导航系统（GNSS）多径信号广泛存在于城市峡谷等复杂导航定位场景中. 多径信号在干扰GNSS接收机并造成系统定位精度下降的同时,也为接收机提供了周边反射面环境信息. 在码相位延迟幅度联合跟踪算法（CADLL）实现GNSS多径信号感知和特征参数提取的基础上,设计实现了基于粒子滤波的反射面参数估计算法. 该算法可以在GNSS多径环境中增强接收机的环境感知能力,相关环境信息可应用于场景感知、避障、路径规划和定位增强等领域. 静态环境下进行GNSS多径信号采集和算法测试,实验结果表明该算法能够有效估计反射面位置参数,反射面方位角均方根误差（RMSE）小于10°,反射面俯仰角RMSE小于5°,反射面距离RMSE小于10 m. 相似文献