| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5页 |
| List of Abbreviations | 第16-18页 |
| List of Symbols | 第18-22页 |
| Chapter 1:Introduction | 第22-26页 |
| 1.1. Summary | 第22页 |
| 1.2. Background | 第22-23页 |
| 1.3. Objectives | 第23-24页 |
| 1.4. Thesis Outline | 第24-26页 |
| Chapter 2:Systems Overview | 第26-48页 |
| 2.1. Introduction | 第26页 |
| 2.2. Satellite Navigation System | 第26-38页 |
| 2.2.1 Global Positioning System (GPS) | 第27页 |
| 2.2.2 GPS Positioning Services | 第27页 |
| 2.2.3 GPS Segments | 第27-28页 |
| 2.2.3.1 Space Segment | 第28页 |
| 2.2.3.2 Control Segment | 第28页 |
| 2.2.3.3 User segment | 第28页 |
| 2.2.4 GPS Principle of Operation | 第28-29页 |
| 2.2.5 GPS signal specification | 第29-30页 |
| 2.2.6 GPS Observables | 第30-32页 |
| 2.2.6.1 Pseudoranges Measurements | 第30-31页 |
| 2.2.6.2 Carrier Phase Measurements | 第31-32页 |
| 2.2.7 GPS Errors | 第32-38页 |
| 2.2.7.1 Satellite Clock Error | 第33-34页 |
| 2.2.7.2 Receiver Clock Error | 第34页 |
| 2.2.7.3 The orbital error | 第34页 |
| 2.2.7.4 The ionospheric error | 第34-36页 |
| 2.2.7.5 The tropospheric Error | 第36-37页 |
| 2.2.7.6 Multipath Error | 第37-38页 |
| 2.2.7.7 Receiver Noise Error | 第38页 |
| 2.3. Inertial Navigation System (INS) | 第38-43页 |
| 2.3.1 INS Principle of Operation | 第38-40页 |
| 2.3.2 Inertial Sensors | 第40-41页 |
| 2.3.2.1 Accelerometer | 第40-41页 |
| 2.3.2.2 Gyroscopes | 第41页 |
| 2.3.3 Classification of Inertial Navigation System | 第41-42页 |
| 2.3.4 Inertial Sensor Errors | 第42-43页 |
| 2.3.4.1 Bias errors: | 第42页 |
| 2.3.4.2 Scale factor error: | 第42-43页 |
| 2.3.4.3 The non-orthogonality errors | 第43页 |
| 2.3.4.4 The sensor noise | 第43页 |
| 2.4. Reference Frames and Transformations | 第43-48页 |
| 2.4.1 Earth-Centered Inertial Frame | 第43页 |
| 2.4.2 Earth-Centered Earth-Fixed Frame | 第43-44页 |
| 2.4.3 Local-Level Frame | 第44-45页 |
| 2.4.4 The body frame | 第45页 |
| 2.4.5 Coordinate Transformations | 第45-48页 |
| 2.4.5.1 Transformation between ECI and ECEF | 第45-46页 |
| 2.4.5.2 Transformation between ENU and ECEF | 第46页 |
| 2.4.5.3 Transformation between Body Frame and ENU | 第46-48页 |
| Chapter 3:Estimation and Reliability Overview | 第48-58页 |
| 3.1. Introduction | 第48页 |
| 3.2. Estimation | 第48-49页 |
| 3.3. Least Square Method | 第49-51页 |
| 3.4. Kalman Filter | 第51-53页 |
| 3.5. Linearized Kalman Filter (LKF) | 第53-54页 |
| 3.6. Extended Kalman Filter (EKF) | 第54页 |
| 3.7. Reliability Testing | 第54-58页 |
| Chapter 4:GPS PVT Algorithms and INS Mechanization | 第58-85页 |
| 4.1. GPS PVT Algorithms | 第58页 |
| 4.2. Position Computation using Pseudorange | 第58-61页 |
| 4.3. Velocity Computation using Doppler | 第61-64页 |
| 4.4. Position Computation using Carrier Phase Measurements | 第64-65页 |
| 4.5. Satellite Position and Velocity Computation from Ephemeris | 第65-69页 |
| 4.5.1 Calculation of Satellite Position | 第67-68页 |
| 4.5.2 Calculation of Satellite Velocity | 第68-69页 |
| 4.6. Satellite Geometry and Dilution of Precision | 第69-70页 |
| 4.7. Relative Positioning and Linear Combinations of GPS | 第70-73页 |
| 4.7.1 Relative Positioning | 第71-72页 |
| 4.7.2 Linear Combinations of GPS Measurements | 第72页 |
| 4.7.3 Single Difference | 第72-73页 |
| 4.7.4 Double difference | 第73页 |
| 4.8. Integer Ambiguity | 第73-77页 |
| 4.8.1 Integer Ambiguity Resolution | 第74-77页 |
| 4.9. INS Mechanization | 第77页 |
| 4.10. Mechanization Equations | 第77-81页 |
| 4.10.1 Position Mechanization Equations | 第78-79页 |
| 4.10.2 Velocity Mechanization Equations | 第79-80页 |
| 4.10.3 Attitude Mechanization Equations | 第80页 |
| 4.10.4 Summary of INS Mechanization Equations | 第80-81页 |
| 4.11. Raw Measurement Data | 第81页 |
| 4.12. INS Error Dynamics | 第81-84页 |
| 4.12.1 Position Errors in ENU frame | 第82-83页 |
| 4.12.2 Velocity Errors in ENU frame | 第83页 |
| 4.12.3 Attitude Errors in ENU frame | 第83-84页 |
| 4.13. Characteristics of INS and GPS | 第84-85页 |
| Chapter 5 : GPS/INS Integration | 第85-102页 |
| 5.1. Introduction | 第85页 |
| 5.2. Complementary Nature of GPS and INS | 第85-86页 |
| 5.3. GPS/INS Integration Strategies | 第86-89页 |
| 5.3.1 Loosely Coupled Integration | 第86-87页 |
| 5.3.2 Tightly Coupled Integration | 第87-88页 |
| 5.3.3 Loose versus Tight | 第88-89页 |
| 5.4. Loosely Coupled Implementation | 第89-96页 |
| 5.4.1 GPS filter-LS Estimator | 第89-90页 |
| 5.4.2 System model for loosely coupled | 第90-93页 |
| 5.4.3 Measurement Model for loosely coupled | 第93-94页 |
| 5.4.4 State Vector Transformation | 第94-96页 |
| 5.5. Tightly Coupled Implementation | 第96-98页 |
| 5.5.1 System model for tightly coupled | 第96-97页 |
| 5.5.2 Measurement model for tightly coupled | 第97-98页 |
| 5.6. Motion Constraints | 第98-100页 |
| 5.6.1 Velocity Constraints | 第98-99页 |
| 5.6.2 Height Constraint | 第99-100页 |
| 5.7. External Aiding sources | 第100-102页 |
| Chapter 6:Experiment and analysis | 第102-141页 |
| 6.1. Introduction | 第102页 |
| 6.2. INS Statements | 第102-109页 |
| 6.2.1 INS Errors | 第103-104页 |
| 6.2.2 Inertial Navigation Algorithm Overview | 第104-108页 |
| 6.2.3 Lever-arm compensation | 第108-109页 |
| 6.3. Test field | 第109-119页 |
| 6.3.1 Open Area | 第109-112页 |
| 6.3.2 City Area | 第112-119页 |
| 6.4. Ambiguity Resolution implementation | 第119-123页 |
| 6.5. GPS/INS Integrated Results | 第123-126页 |
| 6.6. Additional Aiding Sources | 第126-135页 |
| 6.6.1 NHC | 第126-128页 |
| 6.6.2 ZUPT | 第128-132页 |
| 6.6.3 ZIHR | 第132-133页 |
| 6.6.4 Involving ZUPT/ZIHR and NHC | 第133-135页 |
| 6.7. Additional aided sensors: | 第135-141页 |
| Chapter 7:Conclusions and future work | 第141-144页 |
| 7.1. Conclusion | 第141-143页 |
| 7.2. Future Work | 第143-144页 |
| References | 第144-149页 |
| Acknowledgements | 第149-150页 |
