叢佃偉

信息工程大學(xué)導(dǎo)航與空天目標工程學(xué)院，河南 鄭州450001

定位性能是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)和核心，對定位性能的測試與評估貫穿于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計、研發(fā)、部署、運行和擴展等各個階段，由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具備高動態(tài)條件下的高定位精度和高更新率，因此高動態(tài)條件下衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位性能檢定工作是國際上研究的難點，目前尚未建立獨立于衛(wèi)星測量手段的高動態(tài)定位性能檢定系統(tǒng)。基于此，本文圍繞動態(tài)條件下多節(jié)點攝影／慣導(dǎo)組合定位精度影響因素及關(guān)鍵技術(shù)展開了分析和研究。論文的主要工作和創(chuàng)新點有：

（1）設(shè)計了獨立于衛(wèi)星測量手段的北斗動態(tài)定位性能檢定系統(tǒng)建立方案，從動態(tài)定位檢定系統(tǒng)允許事后數(shù)據(jù)處理及提高組合定位性能的角度出發(fā)，提出了區(qū)別于組合導(dǎo)航濾波算法的多節(jié)點攝影／慣導(dǎo)組合測量方法，將多節(jié)點攝影信息應(yīng)用到捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差傳播模型，利用最小二乘最優(yōu)估計算法統(tǒng)一解算慣導(dǎo)誤差參數(shù)，使動態(tài)定位檢定系統(tǒng)在檢定節(jié)點間內(nèi)能輸出均勻的高定位精度和高更新率數(shù)據(jù)。設(shè)計的動態(tài)定位檢定系統(tǒng)水平定位不確定度優(yōu)于0．68 m、垂直方向定位不確定度優(yōu)于1 m。

（2）在分析捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差方程的基礎(chǔ)上，采用差分代替微分的數(shù)值計算方法構(gòu)建了運動條件下初始誤差與各時刻誤差間的誤差傳播關(guān)系，建立了動態(tài)條件下捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差傳播模型。模擬實際動態(tài)定位性能檢定環(huán)境，對攝影測量交會定位精度、載體運動速度、不同精度慣性器件等對多節(jié)點攝影／慣導(dǎo)組合測量方法性能的影響進行了詳細的分析，完成了攝影節(jié)點數(shù)量和分布方案設(shè)計。利用陀螺漂移為0．02（°／h）級別的捷聯(lián)慣導(dǎo)進行了多節(jié)點攝影／慣導(dǎo)半物理仿真試驗和車載試驗，驗證了動態(tài)條件下捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差傳播模型和多節(jié)點攝影／慣導(dǎo)組合測量理論的正確性。

（3）研究了高動態(tài)條件下授時接收機、嵌入式計算機、攝影拍照時刻、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)、待檢測接收機之間的時間同步技術(shù)。受限于攝影相機從控制指令觸發(fā)到機械快門打開時間延遲的不穩(wěn)定性，對基于液晶快門實現(xiàn)攝影測量時刻精確記錄的方法進行了分析，提出采用光敏感器記錄高速閃光時刻實現(xiàn)了攝影測量時刻的精確記錄。

（4）對高動態(tài)條件下面向動態(tài)定位性能檢定的攝影測量關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，解決了哈蘇H4D－60相機高精度標校和標志中心對應(yīng)像點坐標的高精度量測問題。提出了相機投影中心位置精確測定及不依賴編碼標志的兩步法攝影物點、像點自動匹配方法。設(shè)計了機載高動態(tài)攝影測量系統(tǒng)主要工作流程，在縮小比例測試場內(nèi)完成了靜態(tài)攝影測量交會性能試驗，推估在動態(tài)定位檢定環(huán)境下（200 m航高），攝影測量交會方法能夠為捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供優(yōu)于0．5 m（三方向）的位置傳遞精度。

（5）多節(jié)點攝影／慣導(dǎo)組合測量方法能夠同時實現(xiàn)高精度的測速功能，根據(jù)仿真試驗、半物理仿真試驗和車載試驗，在動態(tài)定位檢定條件下，多節(jié)點攝影／慣導(dǎo)組合測量方法能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)于0．67 m／s的測速精度，能夠滿足北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)測速精度需求。設(shè)計了動態(tài)定位檢定系統(tǒng)定位性能驗證方案，本文方案還適用于對其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)或其他動態(tài)定位技術(shù)進行動態(tài)定位性能檢定工作。