多系统组合定位算法研究与仿真

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基于GPS、GLONASS、北斗系统的多系统组合定位导航是目前卫星导航领域的研究热点问题之一。目前各系统在实测数据中包含大量影响定位结果的误差因素,不同类型的卫星之间又有可能产生新的影响观测值误差,不便于对组合系统的定位结果进行分析,因此对不同系统以及组合系统进行定位导航的仿真分析有着非常重要的研究意义。本文利用matlab软件编写程序对单系统和组合系统的静态单点定位以及相对定位进行仿真分析,验证多系统组合算法以及基于赫尔默特方差分量估计定权法的多系统相对定位模型的可行性。  本文首先介绍了卫星导航系统的卫星运动原理,根据GPS、GLONASS、北斗三系统的星座参数编写仿真程序,在对观测值进行仿真时加入误差仿真模型,与伪距实测值进行比较分析,验证仿真的正确性。其次介绍了卫星导航系统的定位原理、多系统组合算法,对单系统与组合系统精度进行比较分析,再通过比较各系统在加入随机误差前后计算结果的差值,判断单系统以及组合系统定位精度受到随机误差影响程度。最后,对基于赫尔默特方差分量估计定权法的多系统组合相对定位模型进行可行性分析。  通过理论研究与仿真分析,得出结论为:  1.在仿真程序生成的伪距观测值中加入误差模型并与实测数据进行对比分析,除了个别历元内实际观测中无法观测到指定卫星,无法获取实测值外,两者差值均在100米左右,说明本文针对观测值的仿真具有正确性。  2.相同观测条件下,仿真计算结果与实测值计算结果较接近,说明仿真可行;对于加入随机误差前后结果对比中可知,单系统实测数据计算的单系统定位精度受到随机误差的影响较大,组合系统算法计算出来的结果受到随机误差的影响相对较小,说明在这样的情况下,多系统组合定位要比单系统定位精度要高,组合定位算法受到误差的影响较小。仿真计算的结果中,加入随机误差前后对比相差不大。  3.比较单系统与组合系统进行相对定位解算模型的计算结果,单系统下各向偏差RMS值都为米级,基于等权随机模型的组合系统伪距相对定位各向偏差RMS值为为分米级,基于赫尔默特方差分量估计定权法的组合系统伪距相对定位的各向偏差RMS达到了厘米级,说明该模型算法对于解算多系统相对定位算法可行。
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