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GPS与BD双模GNSS接收机定位解算技术研究

作　者: 陈杨毅
导　师: 林世俊; 石江宏
学　校: 厦门大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 双模GNSS 定位解算 卫星选星 一致性检测 卡尔曼滤波
分类号: TN965.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


GNSS,即全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)现已广泛应用于通信、测绘、军工等领域,而且其应用范围仍在不断扩大。出于国防及民用发展考虑,我国自主研究建设了北斗卫星导航系统,继美、俄后也拥有了独自的卫星导航系统。北斗系统的独立运行能力在军事上保证了国家的安全稳定,在民用上也将促进一批产业的发展。为了推广民用领域的应用,保证导航服务的连续性及精确性,与世界上其他卫星导航系统的协作定位尤为重要。藉由我国2012年底对外正式公布了北斗系统接口控制文件(Interface Control Document)这一契机,本文研究了GPS/BD双模情况下接收机定位解算技术的实现。针对双模定位解算过程中的技术进行了算法上的研究与改进,并应用于GPS/BD双模基带芯片定位解算软件部分的设计实现。论文的主要工作包括以下几个方面：(1)本文分析了北斗二代导航系统与GPS的异同,包括空间星座、信号波段、时间系统及空间坐标系。首先研究了北斗单模系统定位方法,并实现了北斗单模接收机定位解算各软件子模块,特别注意区分了北斗星座不同轨道的卫星。接着,针对GPS/BD双模系统组合定位的难点与其相应处理办法进行研究,讨论了双模联合定位的基本原理和实现方法,包括双模系统时空统一方法。(2)本文在具体的双模定位解算技术研究中,分别探讨了双模卫星选星算法、双模一致性检测方法以及双模卡尔曼滤波定位。提出了一种适用于多卫星星座情况下的卫星选星算法,算法基于最优几何分布,能在保证性能前提下减少计算量；针对城市峡谷等强多径环境,研究了有别于传统“自顶向下”方法的“自底向上”卫星一致性检测方法,仿真表明方法在强多径环境下性能更为稳定；论文还对双模卡尔曼串行更新及其新息检测进行了研究与实现,使双模定位结果更加平滑连续。(3)本文在搭建了接收机硬件平台的基础上,整合了GPS/BD双模接收机基带芯片定位解算部分的软件框架,将GPS与BD相应软件子模块进行了统一处理和实现。双模接收机路测运行正常,并对定位能力及定位性能进行了测试。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 课题研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-15
  1.3 课题研究内容  15-16
  1.4 论文主要贡献及结构安排  16-19
第二章 GPS与BD卫星导航系统  19-31
  2.1 卫星导航系统组成及时空坐标  19-22
  2.2 GPS与BD卫星导航系统概况  22-23
  2.3 GPS与BD双模定位相关问题  23-24
  2.4 卫星导航系统定位原理  24-30
    2.4.1 卫星定位原理  24-27
    2.4.2 双模导航定位原理  27-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章 定位信息优选算法研究  31-53
  3.1 GPS与BD双模卫星选星  31-38
    3.1.1 卫星选星概念  31-32
    3.1.2 卫星选星算法研究  32-36
    3.1.3 改进型卫星选星算法  36-38
  3.2 双模选星算法仿真分析  38-42
  3.3 GPS与BD双模卫星一致性检测  42-50
    3.3.1 卫星测量值随机模型  42-44
    3.3.2 卫星一致性检测概念  44-46
    3.3.3 自底向上的一致性检测方法  46-50
  3.4 一致性检测仿真结果及分析  50-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章 GPS与BD双模卡尔曼滤波定位  53-67
  4.1 卡尔曼滤波定位原理  53-59
    4.1.1 卡尔曼滤波算法  53-54
    4.1.2 导航定位中的卡尔曼滤波  54-59
  4.2 GPS与BD双模卡尔曼滤波  59-64
    4.2.1 双模卡尔曼滤波定位  59-63
    4.2.2 卡尔曼串行更新与新息检测  63-64
  4.3 双模卡尔曼定位结果及分析  64-66
  4.4 本章小结  66-67
第五章 双模接收机定位模块设计与实现  67-77
  5.1 接收机硬件平台  67-69
  5.2 定位模块软件设计  69-72
    5.2.1 软件框架  69
    5.2.2 子模块流程及实现  69-72
  5.3 接收机定位性能测试  72-76
    5.3.1 测试环境  72-73
    5.3.2 测试结果  73-76
  5.4 本章小结  76-77
第六章 总结与展望  77-79
  6.1 论文工作总结  77-78
  6.2 后期工作展望  78-79
参考文献  79-83
致谢  83-85
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目  85

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电导航 > 导航设备、导航台 > 接收设备
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