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GNSS多星座组合导航关键技术研究

作　者: 杨迪
导　师: 曾庆化
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: GNSS 多星座组合 性能评估 DOP RAIM 整周模糊度 TCAR 卫星仿真平台 MFC OpenGL
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 18次
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内容摘要


多星座组合导航是未来卫星导航技术发展的趋势。考虑到GPS、GLONASS、GALILEO、北斗四大全球卫星导航系统均将在近十年内完成各自现代化更新和整体建设，论文对未来的多星座组合关键技术展开前瞻性的理论研究。论文首先对各GPS、GLONASS、GALILEO、北斗的时空系统进行分析，制定了多星座组合导航的时空统一方案，特别提出了基于UTC(BIPM)的时间统一方法，为多星座组合导航提供了前提基础。其次，论文设计了现代化多星座组合导航的主体流程，并给出了现代化多星座组合定位的部分算法推导，初步确立了多星座组合导航的理论可行性。再次，论文介绍和分析了现代化GNSS的空间星座配置，并基于此星座配置，从DOP值与完好性两项评判指标，对现代化GNSS多星座导航展开性能分析，根据分析结果给提出了组合导航的改进建议，为多星座组合导航的优化提供了理论参考。论文还对现代化多星座系统高精度导航的关键技术问题——整周模糊度求解，进行了研究。论文分析了传统GNSS整周模糊算法与基于三频信号的TCAR算法，明确了TCAR算法对现代化多星座系统在解算模糊度方面的优势。同时，论文进一步针对TCAR成功率低的问题，提出了短基线双差模型下，分级添加小搜索空间的TCAR改进方法，并通过仿真试验验证了改进的TCAR算法相比原算法的成功率有大幅度的提升，且同时验证了多星座组合系统可以更好地增强改进算法的解算效果。最后，论文开发设计了具有动画演示效果的现代化多星座导航仿真平台，并详述了仿真平台总体框架、主要模块以及操作方法。该仿真平台使用简便，交互性好，为现代化多星座导航研究提供了数据分析的便利性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-19
  1.1 研究背景与意义  12
  1.2 GNSS 的建设与现代化发展  12-16
    1.2.1 GPS 的发展与现代化  13-14
    1.2.2 GLONASS 的发展与现代化  14
    1.2.3 GALILEO 的建设与发展  14-15
    1.2.4 北斗系统的建设与发展  15-16
  1.3 现代化多星座导航关键问题  16-17
    1.3.1 多星座组合性能评估  16-17
    1.3.2 整周模糊度解算技术  17
  1.4 本文的研究内容与章节安排  17-19
第二章 现代化多星座系统的时空统一与组合导航方案研究  19-29
  2.1 GNSS 时间系统与统一方案设计  19-22
    2.1.1 GNSS 时间系统  19-20
    2.1.2 基于 UTC(BIPM)框架的时间统一方案设计  20-22
  2.2 GNSS 空间系统与统一方案  22-25
    2.2.1 GNSS 空间系统  22-24
    2.2.2 GNSS 空间坐标统一方案  24-25
  2.3 GNSS 多星座组合导航的主体方案与部分算法  25-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章 现代化多星座导航性能评估研究  29-43
  3.1 现代化多星座配置  29-30
  3.2 基于 DOP 值的现代化多星座组合导航精度评估  30-36
    3.2.1 DOP 值算法分析  30-32
    3.2.2 现代化多星座 DOP 值性能评估  32-36
  3.3 基于接收机自主监测的现代化多星座导航完好性评估  36-42
    3.3.1 接收机自主完好性监测算法分析  36-39
    3.3.2 现代化多星座完好性评估  39-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章 现代化多星座整周模糊度求解技术  43-54
  4.1 整周模糊度概述与常用算法  43-45
    4.1.1 整周模糊度概述  43
    4.1.2 整周模糊度常用算法  43-45
  4.2 TCAR 算法及其成功率分析  45-48
    4.2.1 TCAR 算法流程  45-46
    4.2.2 TCAR 成功率分析  46-48
  4.3 分级加入小搜索空间的 TCAR 改进方法及其仿真验证  48-53
    4.3.1 分级加入小搜索空间的 TCAR 改进方法  48-49
    4.3.2 分级加入小搜索空间的 TCAR 改进方法仿真验证  49-53
  4.4 本章小节  53-54
第五章 基于 MFC 和 OPENGL 的现代化多星座仿真平台实现  54-70
  5.1 软件开发工具与总体框架设计  54-55
    5.1.1 仿真平台开发工具  54-55
    5.1.2 仿真平台总体框架设计  55
  5.2 GNSS 卫星解算模块和文件读写模块  55-59
    5.2.1 GNSS 卫星解算模块  56
    5.2.2 文件读写模块  56-59
  5.3 基于 OPENGL 的软件动画演示模块  59-64
    5.3.1 OpenGL 主要绘图操作  59-61
    5.3.2 软件动画演示模块  61-64
  5.4 仿真平台软件的实现效果  64-69
  5.5 本章小节  69-70
第六章 总结与展望  70-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
硕士期间的研究成果及发表的学术论文  76

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