基于GNSS的高軌衛(wèi)星定姿技術(shù)研究.pdf

1、高軌衛(wèi)星在國防和民用領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，目前主要通過陀螺儀、星敏感器等姿態(tài)敏感器對衛(wèi)星姿態(tài)進(jìn)行測定。但是由于這些敏感器存在著易損、易受干擾等缺陷，因此在GNSS系統(tǒng)日益成熟的前提下，研究利用星載GNSS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)高軌衛(wèi)星姿態(tài)確定，已經(jīng)成為了一個(gè)新的方向。本文主要對在高軌衛(wèi)星背景下，載波相位觀測量的初始單差整周模糊度的解算方法，周跳的探測和檢驗(yàn)方法以及姿態(tài)確定算法方面進(jìn)行了研究。
　　首先介紹了GNSS系統(tǒng)和星載GNSS導(dǎo)航

2、技術(shù)的發(fā)展概況，并且仿真驗(yàn)證了高軌衛(wèi)星的星載GNSS的可見性。給出GNSS系統(tǒng)測姿的觀測模型，總結(jié)了多頻相位組合的原理，分析了組合過程中的誤差傳播規(guī)律，為后續(xù)的研究工作奠定基礎(chǔ)。
　　研究了星載GNSS接收機(jī)求解初始單差整周模糊度的方法。針對TCAR算法的寬巷組合系數(shù)的選擇問題，按照成功概率建立了性能指標(biāo)，選擇出最優(yōu)的組合系數(shù)。由于GNSS系統(tǒng)存在著可見星數(shù)目低于3的歷元，使得TCAR算法無法驗(yàn)證解算值的正確性。本文結(jié)合遞推加權(quán)最

3、小二乘算法，提出了一個(gè)改進(jìn)的TCAR算法，解決了這一難題；在可見星數(shù)目不低于3時(shí)，依照概率特性，對改進(jìn)的TCAR算法添加了一個(gè)搜索空間，通過利用基線約束，搜索算法能夠更加快速地確定初始單差模糊度，最終實(shí)現(xiàn)了星載GNSS接收機(jī)在各種可見星環(huán)境下的初始單差模糊度解算。
　　研究了基于多頻數(shù)據(jù)的周跳探測和修復(fù)方法。對傳統(tǒng)的雙頻MW算法進(jìn)行了三頻的拓展和改進(jìn)，分別分析了在三大系統(tǒng)中周跳探測檢驗(yàn)量和檢驗(yàn)閾值的選擇問題。通過構(gòu)建三個(gè)組合系數(shù)線

4、性無關(guān)的檢驗(yàn)量，可探測在GNSS系統(tǒng)中三個(gè)組合載波上發(fā)生的所有周跳情況，然后還原到三個(gè)基本載波上的周跳數(shù)值，實(shí)現(xiàn)周跳的修復(fù)。
　　研究了GNSS姿態(tài)解算的確定性算法和估計(jì)算法。在可見星不低于3顆時(shí)，研究了QUEST算法在單系統(tǒng)、雙系統(tǒng)和多系統(tǒng)情況下，單頻與多頻解算衛(wèi)星姿態(tài)的精度，并進(jìn)行了分析和比較。針對可見星低于3顆時(shí)，確定性算法和普通濾波算法無法求解姿態(tài)，本文研究了預(yù)測濾波算法在單系統(tǒng)、雙系統(tǒng)和多系統(tǒng)情況下的姿態(tài)求解精度，并與Q