北斗卫星导航系统接收模块的误差建模及应用研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20111100387硕士学位论文类别：全日制硕士研究生题目：北斗卫星导航系统接收模块的误差建模及应用研究英文题目：ErrorModelingandApplicationResearchof二○一一年五月BDSReceivingModule研究生：多丽娅学科名称：检测技术与自动化装置指导教师：张丽杰副教授常佶教授二○一四年五月万方数据万方数据万方数据万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文摘要北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，经历了由“北斗一号”向“北斗二号

2、”的发展过程。由于北斗卫星导航系统处于发展建设阶段，及时了解北斗卫星导航系统的实际误差及其分布特性，对提高卫星导航测量精度和实际的应用（如在组合导航系统中的数据融合等）具有重要的意义。本文针对实际应用的需要对“北斗二号”卫星导航系统定位中的实际误差样本分布特性，利用有关误差建模及误差估计的相关理论和方法展开研究。首先，设计了上位机软件对“北斗二号”接收机测量数据进行采集、投影变换、存储和显示；其次，对采集到的位置数据和速度数据进行误差分离和误差的平稳性分析，并确定采用时间序列分析法对北斗接收机的测量误差进行建模；第三，根据误差序

3、列的自相关函数和偏自相关函数确定位置误差和速度误差采用的时间序列模型的类型，并采用AIC、BIC定阶法、最小二乘法确定误差模型的阶数和模型参数；最后，根据误差模型建立误差的状态空间模型设计卡尔曼滤波器，对位置误差和速度误差进行卡尔曼滤波，提高北斗接收机测量精度。本文利用MATLAB对北斗接收模块UM220采集分离的误差数据进行建模和滤波分析，实验结果表明：除动态X坐标方向和动态速度误差数据需采用ARMA（2，2）模型外，其它误差数据均采用ARMA（1，1）模型；卡尔曼滤波后静态误差序列标准差比原误差序列标准差减少了至少28.86

4、%，北斗接收机的静态位置误差的标准差小于1.3039米，静态速度误差的标准差小于0.1040米/秒；动态误差序列标准差比原误差序列标准差减少了至少36.07%，动态位置误差的标准差小于1.488米，动态速度误差的标准差小于0.0225米/秒。本文的研究结果为将北斗卫星导航系统进一步用于组合导航中奠定了基础，为提高北斗接收机的测量精度提供了可以借鉴的思路，对于推广使用北斗导航系统具有积极的意义。关键词：北斗卫星导航系统；误差建模；ARMA；卡尔曼滤波万方数据万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractBeiDouNaviga

5、tionSatelliteSystem(BDS)developedindependentlybyChinaisaGlobalNavigationSatelliteSystem,whichhasundergonetwophasessofar.Toimprovethemeasurementaccuracyandtheefficiencyofapplication(i.edatafusionintheintegratednavigationsystems),itisveryimportantanddesirabletoknowthea

6、ctualerroranddistributioncharacterofBDS.Givenconditionsrequiredbyapplication,theoriesandmethodsabouterrormodelingandestimationareadoptedtostudy“BDS-II”distributioncharacterofactualerrorinthisthesis.Firstly,asoftwarecollectingdatafrom"BDS-II"receiverisdesignedwithVBla

7、nguagetoprocessprojectiontransformation,storedataanddisplaydata.Secondly,theerrorofthecollectedpositiondataandvelocitydataareseparatedandthedatastabilityisanalyzed.Thetimeseriesanalysismethodisutilizedtomodelthemeasurementerrorgeneratedfrommeasuringthe“BDS_II”receive

8、r.Thirdly,thetypeoftimeseriesmodelofpositionerrorandvelocityerroraredeterminedbytheautocorrelationfunctionandpartialcorrelationfunc