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联合惯导的GPS周跳探测与修复算法研究的开题报告
一、选题背景及意义
全球定位系统（GPS）在现代导航、地理信息、遥感等领域的应用广泛，但由于GPS信号的传播中存在多种误差，因此会使得GPS测量值与实际值存在差异。其中，GPS周跳是导致GPS数据异常的主要原因之一。周跳指的是测量中某颗卫星信号的传播时间跃变了整数个波长，即此时的相位观测值会突然发生突变，出现数据间断、突变等异常情况，影响定位精度。
为了保证GPS数据的准确性和稳定性，需要进行GPS周跳的探测和修复。目前，常用的周跳探测和修复算法有差分GPS（DGPS）、卡尔曼滤波和波束滤波等。然而，这些算法都存在一定的限制和缺陷，例如DGPS需要双站数据，需要较好的基线长度和地球形状参数等信息，使其在实际应用中受限较多。而卡尔曼滤波和波束滤波则需要建立复杂的数学模型和进行大量的迭代计算，造成计算量大、实时性差等问题。
因此，联合惯导的GPS周跳探测与修复算法成为一个研究热点。惯性导航系统通过测量加速度和角速度来得到姿态角和位置信息，能够实现高精度、高灵敏度的导航。在GPS测量中，将惯性导航系统与GPS接收机联合使用，既可以跟踪GPS信号，又可以在GPS信号失效时提供位置信息，从而提高定位精度和鲁棒性。联合惯导的GPS周跳探测与修复算法能够更加准确地判断周跳的发生和修复异常数据，具有实时性强、精度高、抗干扰性强等优点。
二、研究内容和方法
1.研究内容
（1）探究联合惯导的GPS周跳探测算法原理，包括惯性测量单元（IMU）的误差分析和校正、卡尔曼滤波等基本概念和理论。
（2）研究联合惯导的GPS周跳检测算法的基本流程，包括IMU数据的预处理和校正、GPS的信号接收、GPS信号观测与数据处理、环境噪声处理和周跳探测等。
（3）通过实验验证联合惯导的GPS周跳探测算法的性能。利用GPS接收机和惯性测量单元实现数据采集和处理，并与传统的周跳探测方法进行对比分析。
2.研究方法
（1）理论分析法。对GPS周跳探测和修复的基本原理进行分析和研究，包括IMU的误差模型和校正方法、GPS信号观测和处理方法、周跳检测和修复算法等。
（2）实验研究法。建立联合惯导的GPS周跳探测实验系统，通过GPS接收机和惯性测量单元实现数据采集和处理，对算法进行实验验证。
三、预期成果及应用
1.预期成果
（1）深入理解GPS周跳探测和修复算法的原理和基本方法，尤其是联合惯导的GPS周跳探测与修复算法。
（2）掌握GPS周跳探测和修复算法的实现和应用技术，包括IMU的误差校正、GPS信号接收和处理、周跳探测和修复等。
（3）完成联合惯导的GPS周跳探测与修复算法的设计和实现，了解其性能和适用范围。
2.应用前景
联合惯导的GPS周跳探测与修复算法可应用于航空、航天、导航、地理信息、军事等领域，如飞机、导弹、战车、无人机等机器人导航定位和精准导航定位等。