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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
随着航天技术、通信技术、计算机技术的迅猛发展，卫星导航系统的发展也日新月异，在科学研究、国民经济与国防建设等方面产生了极大的经济效益和社会效益，对人们生活的各个方面起到了越来越重要的作用。卫星导航系统的建设已经上升成为一种重要的国家战略题目。目前，我国正在积极建设具有自主知识产权的全球导航卫星系统（GNSS）——北斗卫星导航系统(COMPASS)。开展GPS和COMPASS兼容接收机导航数据处理关键技术的研究，可为我国卫星导航产业化发展提供技术参考和储备，适应我国卫星导航事业的发展要求。本文从COMPASS和GPS兼容导航接收机导航软件研制角度出发，对导航数据处理所涉及的一些关键技术进行了深入研究，其主要内容包括导航定位和精度因子计算的快速求解方法、Kalman滤波方法、星座选择以及接收机自主完好性监测方法等，开发了课题背景所要求的导航软件，并在课题组所开发的COMPASS/GPS双模兼容导航接收机原理样机上进行了测试试验，所获得的结果满足了项目任务书的要求。具体说来，论文的创新性工作及主要成果如下。1. 利用求解矩阵的对称正定性，提出了一种基于矩阵UTDU分解的定位求解和精度因子计算方法。改进方法具有严格的数学理论基础，保证了方法的正确性和有效性。数值分析结果表明，相对直接求逆的传统方法而言，在定位解算时，该方法能降低约60%的运算量，而在精度因子计算中，能降低约36%的运算量。且改进方法能大大降低求解矩阵的条件数，提高了求解的数值稳定性。2. 为了有效降低基于Kalman滤波方法的导航定位求解运算量，提出了一种以单个卫星为基本滤波单元、基于序贯处理的扩展Kalman滤波（EKF）方法——单星序贯扩展Kalman滤波（S3EKF）方法。实验结果表明，新方法的导航定位精度不劣于常规的基于集中式处理的EKF方法；在可见卫星数较多时，S3EKF法相对常规EKF法而言，能获得运算量的有效改善，例如，当可见卫星数在15颗及以上时，运算量的改善超过50%，且运算量的降低量随可见卫星数的增加而增加；并且，S3EKF法能在可见卫星发生变化时保证求解的一致性和稳定性，有利于实际工程应用。3. 在深入分析星座几何布局与几何精度因子（GDOP）关系的基础上，提出了一种新的用于多星座卫星导航系统的快速选星方法——几何布局选星法。该方法以满足定位要求为前提，以卫星仰角和方位角为参考、以卫星在星座中均匀分布为原则、兼顾考虑星座GDOP值和测距误差对导航定位精度影响的基础上来进行设计。实验结果表明，该方法能在不超过3次GDOP求解的情形下、以不小于0.98的概率获得GDOP≤6的要求，其运算量最大值也不会超过最优GDOP选星法计算量的0.5%，是一种可进行实时求解的选星方法。4. 从一个新的角度将选星题目描述为：从所有可见星中选出规定数目的卫星使其GDOP最小。这样，就将选星题目转化成了一个以GDOP为目标函数的组合优化题目，可以采用遗传算法的优化搜索功能实现选星。于是，本文就提出了遗传选星法的概念，设计了相应的编码方案和适应度函数，给出了其结构流程。针对选星求解时要求保持个体中1基因（或0基因）的数目为常数的特征，提出了两种新的交叉算子，即变异交叉和保“1”映射交叉，同时，设计了双基因“01”相对变异方式。仿真实验结果表明，遗传选星法计算量不到最优GDOP选星法的0.5%，在双系统选8星情况下，平均每个选星时刻约为13次GDOP求解运算量，达到了快速选星的目的。与几何布局选星法相比，其计算量稍多但可获得更小的星座GDOP值。当然，几何布局选星法和遗传选星法的计算量均远小于最优GDOP选星法的计算量，而所获得的GDOP值均能满足导航定位要求，且选星数兼顾了接收机自主完好性监测的需要，有利于多星座条件下的工程应用。5. 从理论上推导了基于双星故障条件下的接收机自主完好性监测（RAIM）中的两个数学关系，为基于双星甚至多星故障条件下的RAIM方法提供了理论支撑。6. 以一种逆向思维来处理RAIM中的故障排除题目，在此基础上提出了新的基于多星故障排除的RAIM方法——随机搜索法。新的RAIM方法跳出了传统的“故障识别-排除故障星-得到无故障星座”思维方式，直接以获得无故障星座为出发点来进行算法设计，设计中利用了故障检测比故障排除简单、故障检测率比故障排除率高的特征。仿真实验表明，所提出的随机搜索法能有效用于卫星导航定位系统中的单星、多星故障排除，且故障排除率高，鲁棒性好，有效解决了多星座联合导航条件下需要兼顾多星故障排除的题目。 |
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发表于 2022-5-17 22:04:46
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