载波相位在提高GNSS接收机精度中的应用研究

发布时间：2017-11-01 04:27

  本文关键词：载波相位在提高GNSS接收机精度中的应用研究

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【摘要】：GNSS(Global Navigation Satellite System)全称就是全球导航卫星系统,包含了全球卫星定位系统(GPS)、北斗导航系统、GLONASS和GALILEO四种系统,它是将全球卫星导航系统中的多种系统组合进行导航定位,并且可以提供卫星完备性的检验信息(Integrity Checking)和导航安全告警信息。全球卫星导航系统继承自20世纪60年代开创的全新导航系统,并且在90年代,达到了全运行的盛行状态,它的用处体现在军事以及经济等等各方面。 本文主要研究使用载波相位提高GNSS接收机定位精度的方法。 首先,本文介绍了GNSS卫星导航系统,讲解了卫星定位的基础知识背景。在此基础上,详细说明了卫星定位原理。从卫星定位原理中引出了两个非常重要的基本距离测量值,伪距测量值和载波相位测量值。然后推出了本文的重点,即利用载波相位提高GNSS接收机的定位精度。 载波相位测量值的精度很高,而伪距测量值的精度就比较粗糙。因此在本文的GNSS接收机中使用了载波相位测量值来平滑伪距测量值,以达到提高接收机定位精度的目的。在本文中就是采用了经典的hatch滤波器作为平滑器模型,实现载波相位平滑伪距的算法。 然而,经典的算法中存在着一些弊端。比如初始值产生的误差,电离层误差引起的周整模糊度跳变,这些因素都会影响定位精度。因此在本文的实现中,对这些问题进行了深入的分析,并对问题的解决进行了深入的探索,取得了一定的成果。最后,论文说明了载波相位平滑伪距状态流程,对设计模块进行软件仿真,验证了载波相位平滑伪距的实用性与可行性。
【关键词】：GNSS 定位 载波相位平滑 伪距 hatch滤波器
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 论文研究背景9-12
• 1.1.1 导航系统9-10
• 1.1.2 GNSS系统组成10-12
• 1.1.2.1 GPS10-11
• 1.1.2.2 GLONASS11
• 1.1.2.3 GALILEO11
• 1.1.2.4 北斗11-12
• 1.2 论文研究目的和内容12-15
• 1.2.1 论文研究目的12-13
• 1.2.2 论文研究内容13-14
• 1.2.3 论文创新之处14-15
• 1.3 论文结构安排15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 GNSS接收机定位原理和组成17-36
• 2.1 GNSS接收机定位原理17-23
• 2.1.1 坐标系17-20
• 2.1.1.1 地心惯性坐标系(ECI)17
• 2.1.1.2 地心地固坐标系(ECEF)17
• 2.1.1.3 WGS-84坐标系17-18
• 2.1.1.4 PZ-90.02坐标系18
• 2.1.1.5 CGS-2000坐标系18
• 2.1.1.6 坐标系之间的变换18-20
• 2.1.2 时间系统20-21
• 2.1.2.1 协调世界时(UTC)20-21
• 2.1.2.2 GPS系统时21
• 2.1.2.3 GLONASS系统时21
• 2.1.2.4 北斗系统时21
• 2.1.3 导航定位基本原理21-23
• 2.1.3.1 用户位置定位原理21-23
• 2.1.3.2 用户速度计算原理23
• 2.2 GNSS的组成概况23-26
• 2.2.1 空间部分23-25
• 2.2.2 地面监控系统25
• 2.2.3 信号接收机25-26
• 2.3 GNSS接收机架构26-35
• 2.3.1 GNSS接收机功能模块26-33
• 2.3.1.1 射频模块27-28
• 2.3.1.2 基带模块28-32
• 2.3.1.3 应用模块32-33
• 2.3.2 GNSS接收机架构组成33-35
• 2.3.2.1 GNSS接收机硬件部分33-34
• 2.3.2.2 GNSS接收机软件部分34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 GNSS测量值和误差36-47
• 3.1 伪距测量值36-39
• 3.1.1 伪距的概念36-38
• 3.1.2 伪距与测距码相位38-39
• 3.2 载波相位测量值39-43
• 3.2.1 载波相位的概念39-41
• 3.2.2 多普勒频移与积分多普勒41
• 3.2.3 伪距与载波相位的对比41-43
• 3.3 误差模型43-46
• 3.3.1 卫星钟差43-44
• 3.3.2 地球自转修正44
• 3.3.3 大气层延迟44-46
• 3.3.3.1 电离层误差模型44-45
• 3.3.3.2 对流层误差模型45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 载波相位平滑伪距的设计与分析47-59
• 4.1 伪距与载波相位的组合47-51
• 4.1.1 载波相位平滑伪距原理47-48
• 4.1.2 周整模糊度48-51
• 4.1.2.1 周整模糊度的产生49
• 4.1.2.2 周整模糊度的探测49-51
• 4.1.2.3 周整模糊度的估算51
• 4.2 滤波器模型51-53
• 4.2.1 误差分析52
• 4.2.2 算法改进52-53
• 4.2.2.1 减小误差52-53
• 4.2.2.2 滤波器系数53
• 4.2.2.3 可变权重53
• 4.3 载波相位平滑算法设计53-57
• 4.3.1 载波相位的获取53-54
• 4.3.2 伪距的获取54
• 4.3.3 初值的获取54-55
• 4.3.4 系统流程图55-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 联合仿真和测试结果分析59-64
• 5.1 软件模块59
• 5.2 仿真结果59-61
• 5.2.1 未采用初始值平均算法59-60
• 5.2.2 采用初始值平均算法60-61
• 5.3 接收机实测结果61
• 5.3.1 未开启载波相位平滑伪距的解算结果61
• 5.3.2 开启载波相位平滑伪距的解算结果61
• 5.4 结果分析61-62
• 5.5 本章小结62-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-68
• 附录68-69
• 致谢69-70
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1125215