一种基于模拟GNSS信号的室内定位方法研究

发布时间：2017-10-21 15:02

  本文关键词：一种基于模拟GNSS信号的室内定位方法研究

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【摘要】：目前传统全球导航卫星系统(GNSS)信号在室外定位方面运用非常广泛,普通用户接收机只要能接收到4颗或4颗以上可用的GNSS卫星信号,就可以实现较高精度的导航和定位工作。然而将GNSS信号应用于室内定位时,由于封闭或半封闭环境的影响,可用的GNSS卫星信号被严重遮挡甚至完全失效,GNSS定位技术无法正常工作,这严重阻碍了GNSS信号在室内定位领域中的拓展和应用。而常规的WIFI定位、蓝牙定位等室内定位技术存在精度较低且与GNSS信号不兼容等局限性。本论文主要针对上述问题研究了一种基于模拟GNSS信号的室内定位方法,并进行了系统构建和程序验证。本文基于模拟GNSS信号的室内定位方法完全模拟室外真实GNSS卫星信号的频率和电文信号,利用射频天线模拟GNSS卫星进行信号播发,在发射室内模拟信号的伪距信息中加入了大距离常数,将原本处于室内的模拟卫星等效转变为室外模拟卫星,实现了无需在接收机端口做软件改动,室内采用标准GNSS接收机即可正常接收模拟信号,从而实现实时导航和定位。本文研究方法是对室内室外高精度无缝GNSS定位方式的一种探索。论文首先从GNSS导航定位原理方面论证了方法的可行性,并进行了系统设计;其次通过实验研究搭建了相应的仿真硬件模拟平台;最后编写了适用于计算机端口以及手机移动端口的软件处理系统,并利用实测数据对所提方法进行了测试和精度验证。基于真实室内环境的实验结果表明:在未扣除多径效应和扣除多径效应的情况下所提方法的定位精度分别可以达到分米级和毫米级。研究结果对于实现室内外GNSS信号统一和无缝定位以及高精度室内GNSS仪器检定等工作具有一定的参考价值。
【关键词】：模拟卫星 室内定位 模拟卫星信号 动态定位 多径效应 软件设计
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 卫星导航技术概述11-12
• 1.3 室内定位技术的整体发展及应用12-17
• 1.3.1 整体发展及应用13-15
• 1.3.2 国内外研究现状15-17
• 1.4 本文主要研究内容及创新17-20
• 1.4.1 研究课题来源17
• 1.4.2 主要研究创新点17-18
• 1.4.3 论文内容及结构18-20
• 第二章 基于模拟GNSS信号室内定位技术原理与系统设计20-42
• 2.1 引言20
• 2.2 伪卫星定位技术20-22
• 2.3 基于模拟GNSS信号室内定位技术原理22-25
• 2.3.1 室内定位技术原理22-24
• 2.3.2 室内定位技术应用前景24-25
• 2.4 模拟信号及电文设计25-32
• 2.4.1 模拟信号结构与特点25-28
• 2.4.2 导航电文设计28-32
• 2.5 基于模拟GNSS信号室内定位的系统设计32-40
• 2.5.1 卫星信号模拟器设计32-35
• 2.5.2 室内定位方法的系统设计35-40
• 2.6 本章小结40-42
• 第三章 基于模拟GNSS信号的室内定位技术基础理论实现42-62
• 3.1 引言42
• 3.2 基本观测量和观测方程42-47
• 3.2.1 伪距和载波相位观测量43-45
• 3.2.2 伪距和载波相位观测方程45-47
• 3.3 室内定位算法数学模型47-58
• 3.3.1 单点定位算法47-50
• 3.3.2 静态序贯最小二乘算法50-55
• 3.3.3 动态卡尔曼滤波算法55-58
• 3.4 精度因子研究58-59
• 3.5 多径误差及其处理59-61
• 3.6 本章小结61-62
• 第四章 基于模拟GNSS信号室内定位系统设计及数据分析62-76
• 4.1 引言62
• 4.2 基于模拟GNSS的室内定位仿真平台搭建62-64
• 4.3 仿真系统关键技术及解决方案64-65
• 4.4 实例数据处理及分析65-75
• 4.4.1 数据说明67-68
• 4.4.2 解算过程中的错误排除68-69
• 4.4.3 含大距离常数的数据处理过程及定位算法对比69-72
• 4.4.4 消除多路径影响前后结果对比72-73
• 4.4.5 非理想状态下进一步提升精度的研究73-74
• 4.4.6 结果分析74-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 基于模拟GNSS信号的室内定位软件研发76-93
• 5.1 引言76
• 5.2 应用于基于Windows操作系统的室内定位的软件开发76-80
• 5.2.1 软件设计76-78
• 5.2.2 功能实现78-80
• 5.3 应用于基于Android操作系统移动终端的室内定位应用开发80-91
• 5.3.1 开发环境80-83
• 5.3.2 软件设计83-86
• 5.3.3 功能实现86-88
• 5.3.4 技术难点及解决方式88-91
• 5.4 室内外一体化GNSS无缝定位技术初步方案展望91-92
• 5.5 本章小结92-93
• 第六章 结论与展望93-97
• 6.1 主要研究内容与结论93-94
• 6.2 存在的问题与展望94-97
• 6.2.1 存在的问题94-95
• 6.2.2 结合室内定位前景展望95-97
• 参考文献97-100
• 攻读硕士期间主要成果100-101
• 致谢101

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9 董春来;周立;史建青;;GNSS多功能实验室的构建与实践[J];实验室研究与探索;2011年02期

10 Zhan Wei;Zhu Shuang;Yang Bo;Wu Yanqiang;Liu Zhiguang;Meng Xiangang;;Effects of the differences between the ITRF2000 and ITRF2005 models in GNSS data processing[J];Geodesy and Geodynamics;2013年04期

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1 张慧君;李孝辉;;GNSS系统时间偏差及其监测与预报[A];2009全国时间频率学术会议论文集[C];2009年

2 ;Supporting capability analysis of present spectrum management resources to GNSS IDM in China[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S01北斗/GNSS导航应用[C];2012年

3 朱旭;;全球导航卫星系统(GNSS)在空中交通管理中的应用进展[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（上）[C];2009年

4 董绍武;;GNSS时间系统及其互操作[A];2009全国虚拟仪器大会论文集（二）[C];2009年

5 孙晓波;李冶天;;多模GNSS高精度授时在电力系统中的应用分析[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会（第四卷）[C];2010年

6 胡晓;高伟;李本玉;;GNSS卫星导航系统关键技术的研究与思考[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年

7 高井祥;闫文林;王坚;;矿山变形灾害GNSS现代化监测技术研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年

8 马利华;韩延本;;全球卫星导航系统(GNSS)概述[A];中国地球物理学会第二十三届年会论文集[C];2007年

9 ;A study of ionospheric scintillation effects on Differential GNSS[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S08卫星导航模型与方法[C];2012年

10 甄卫民;韩超;杜黎明;陈丽;;我国GNSS开放服务中的干扰检测与减缓计划[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S01北斗/GNSS导航应用[C];2012年

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1 王娜;我GNSS技术打破国外垄断[N];科技日报;2007年

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5 甘勃;“天眼”迈进GNSS时代[N];大众科技报;2007年

6 王立彬;中国全球卫星导航系统,夺下千万美元大单[N];新华每日电讯;2007年

7 通讯员 彭祥荣;“陆态网”民勤GNSS基准站投入试运行[N];中国气象报;2010年

8 记者 裴蕾;测绘气象共建GNSS基准站[N];四川日报;2010年

9 王雅丽;实施国际化战略[N];中国测绘报;2010年

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5 白伟华;GNSS-R海洋遥感技术研究[D];中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）;2008年

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8 陈坡;GNSS/INS深组合导航理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2013年

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本文编号：1073984