一种GNSS双天线姿态确定及点位标定方法研究.pptx
汇报人：
一种GNSS双天线姿态确定及点位标定方法研究
2024-01-16
目录
引言
GNSS双天线姿态确定原理
点位标定方法
系统设计与实现
实验与结果分析
结论与展望
01
引言
Chapter
国外研究现状
国外在双天线GNSS姿态确定及点位标定方面起步较早，已形成较为成熟的理论体系和应用技术。例如，利用卡尔曼滤波、最小二乘法等方法进行数据处理和优化。
国内研究现状
国内在该领域的研究相对较晚，但近年来发展迅速。国内学者在算法优化、系统集成等方面取得了一定成果，但仍存在一些问题，如精度不足、实时性差等。
发展趋势
随着GNSS技术的不断发展和进步，双天线姿态确定及点位标定方法将朝着更高精度、更强实时性、更智能化的方向发展。
研究内容
本研究旨在探究一种基于双天线GNSS的姿态确定及点位标定方法。具体内容包括双天线GNSS数据获取与处理、姿态解算算法设计、点位标定方法实现等。
研究目的
通过本研究，期望实现高精度、高实时性的双天线GNSS姿态确定及点位标定，为相关应用提供可靠的技术支持。
研究方法
本研究将采用理论分析、仿真验证和实验测试相结合的方法进行研究。首先建立数学模型和算法框架，然后通过仿真验证算法的可行性和性能，最后通过实验测试验证实际应用效果。
02
GNSS双天线姿态确定原理
Chapter
GNSS（全球导航卫星系统）利用地面用户接收设备接收卫星发射的信号，通过测量信号传播时间和卫星位置，计算用户接收设备的位置和时间信息。
GNSS接收机通过接收卫星信号，经过信号处理和解调，提取出卫星导航电文和时间信息，进而计算用户位置、速度和时间（PVT）等导航参数。
卫星导航定位原理
接收机工作原理
VS
在GNSS双天线姿态确定中，两个天线安装在同一载体上，形成一定的空间几何关系。通过测量两个天线接收到的卫星信号相位差，可以解算出载体的姿态角（俯仰角、横滚角和航向角）。
载波相位差分技术
利用载波相位差分技术，可以精确测量两个天线接收到的卫星信号相位差。相比于伪距差分技术，载波相位差分技术具有更高的测量精度和稳定性。
双天线空间几何关系
最小二乘法
最小二乘法是一种常用的参数估计方法，通过最小化误差的平方和来寻找数据的最佳函数匹配。在GNSS双天线姿态确定中，可以利用最小二乘法对测量数据进行处理，解算出载体的姿态参数。
卡尔曼滤波法
卡尔曼滤波法是一种递归的估计方法，适用于线性动态系统。在GNSS双天线姿态确定中，可以利用卡尔曼滤波法对姿态参数进行实时估计和预测，提高姿态确定的精度和稳定性。
神经网络法
神经网络法是一种模拟人脑神经网络结构和功能的计算方法。在GNSS双天线姿态确定中，可以利用神经网络法对测量数据进行学习和训练，建立姿态参数与测量数据之间的非线性映射关系，实现姿态参数的精确解算。
03
点位标定方法
Chapter
通过测量两个天线间的相对位置关系，确定它们的姿态和位置。这种方法需要高精度测量设备，且受到环境因素影响较大。
相对定位法
利用光学仪器对天线进行瞄准和测量，获取天线的位置和姿态信息。该方法精度高，但操作复杂，受天气和光照条件限制。
光学测量法
通过在同一载体上安装两个GNSS天线，利用双天线接收到的卫星信号进行差分处理，从而确定载体的姿态和位置。该方法具有精度高、实时性强、无需额外测量设备的优点。
双天线GNSS定位法
利用GNSS载波相位观测值进行差分处理，提取出双天线间的相对位置和姿态信息。这种方法可以达到厘米级甚至毫米级的定位精度。
载波相位差分法
04
系统设计与实现
Chapter
系统架构
设计包括GNSS双天线接收模块、数据处理模块和姿态解算模块的系统架构。
工作流程
明确系统从接收GNSS信号到输出姿态和位置信息的工作流程。
性能指标
设定系统的定位精度、姿态确定精度、实时性等性能指标。
对软件进行性能优化和测试，确保其在各种环境下都能稳定运行并满足性能指标要求。
实现基于双天线的差分定位算法，提高定位精度。
对接收到的GNSS原始数据进行预处理，包括信号捕获、跟踪、解调等。
研究并实现基于双天线相位差的姿态解算算法。
差分定位算法
数据预处理
姿态解算算法
软件优化与测试
05
实验与结果分析
Chapter
03
数据准备
采集实验期间的原始观测数据，包括伪距、载波相位等，并进行预处理，如剔除异常值、平滑滤波等。
01
实验设备
采用高精度GNSS双天线接收机，天线间距已知，并配备相关数据采集与处理软件。
02
实验场地
选择开阔、无遮挡的室外场地进行实验，以减小多路径效应等误差影响。
实验方法
在已知控制点坐标的场地上进行实验，通过双天线接收机采集观测数据，并利用姿态确定结果对观测数据进行处理，解算待求点的坐标。
实验结果
将解算得到的待求点坐标与已知坐标进行比较