北斗接收机关键技术研究

发布时间：2017-11-03 09:02

  本文关键词：北斗接收机关键技术研究

  更多相关文章： 北斗接收机 定位精度 伪码跟踪 载波跟踪 定位解算

【摘要】：当前，北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System, BDS）已经完成一期卫星组网，并开始向亚太地区提供全天候导航、定位和授时服务。作为卫星导航系统三大组成部分之一的接收机的任务是完成对卫星信号的跟踪、观测量的提取和定位解算功能，而定位精度的优良程度往往成为评价接收机性能的标准之一。本文以提高北斗B1频点接收机的定位精度为目标，对伪码/载波跟踪、定位解算等关键技术进行了深入的分析，总结了提高接收机定位精度的理论和方法，并通过仿真对各项技术加以验证。 本文首先分析了定位误差的来源，理论推导出提高定位精度的两项措施：提高测距精度和改善卫星几何分布。随后从信号传播误差、卫星误差和接收机误差三个方面给出了消除或减小测距误差的方法。其次，从导航信号处理和定位解算两个角度深入分析了提高接收机定位精度的方法。在导航信号处理部分，对载波环和码环的跟踪误差进行了深入的分析，并对锁频环辅助锁相环、载波环辅助码环、窄相关等关键技术进行了研究，证明了以上技术在一定条件下可以显著提高接收机的跟踪精度。本文提出一种基于扩展卡尔曼滤波器结构的环路结构，该方法在模型建立正确、参数选择合适的条件下可以很好的提高跟踪环路的跟踪精度。在定位解算部分，针对传统最小二乘法定位结果的杂乱性和时间不相关特性，，研究了WLS、EKF、PF三种算法用于接收机定位解算的效果，得出了三种算法均能在不同程度上提升接收机定位精度的结论。
【关键词】：北斗接收机 定位精度 伪码跟踪 载波跟踪 定位解算
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN965.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 课题背景及意义7-9
• 1.1.1 北斗卫星导航系统简介7-8
• 1.1.2 北斗接收机8-9
• 1.2 北斗接收机国内外研究现状9-10
• 1.3 论文主要工作与结构安排10-11
• 第二章 北斗导航理论基础11-23
• 2.1 北斗信号体制11-15
• 2.1.1 伪随机码及其特性分析11-13
• 2.1.2 QPSK 调制方式及其特点13-14
• 2.1.3 卫星信号的结构和特点14-15
• 2.2 锁相环理论15-16
• 2.3 导航定位原理16-23
• 2.3.1 伪距定位原理17-18
• 2.3.2 卫星轨道运动原理18-20
• 2.3.3 最小二乘解算原理20-23
• 第三章 接收机的定位精度分析23-31
• 3.1 定位误差的分析23-25
• 3.2 提升接收机的测距精度25-31
• 3.2.1 与信号传播有关的误差和改进方法26-29
• 3.2.2 与北斗卫星有关的误差和改进方法29-30
• 3.2.3 与参考系和接收机有关的误差和改进方法30-31
• 第四章 信号跟踪环路分析31-57
• 4.1 载波环的设计和性能分析31-44
• 4.1.1 载波跟踪环路设计31-33
• 4.1.2 鉴别器对精度的影响分析33-35
• 4.1.3 环路滤波器35-37
• 4.1.4 FLL 辅助 PLL 结构37-39
• 4.1.5 载波环测量误差分析39-44
• 4.2 扩展卡尔曼滤波的载波跟踪环44-50
• 4.2.1 状态方程和观测方程45-48
• 4.2.2 仿真分析48-50
• 4.3 码环的设计及其性能分析50-57
• 4.3.1 码跟踪环路设计50-52
• 4.3.2 码环测量误差分析52-53
• 4.3.3 窄相关技术53-55
• 4.3.4 载波环辅助码环结构55-57
• 第五章 定位解算分析57-79
• 5.1 自主完好性监测57-61
• 5.1.1 伪距残余平方检测法57-59
• 5.1.2 仿真分析59-61
• 5.2 载波相位平滑伪距61-63
• 5.2.1 平滑算法研究61-63
• 5.2.2 仿真分析63
• 5.3 定位算法分析63-79
• 5.3.1 WLS 算法63-64
• 5.3.2 EKF 算法64-69
• 5.3.3 PF 算法69-72
• 5.3.4 仿真分析72-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-87
• 研究生期间发表的论文和取得的科研成果87-88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 周文宏;;影响GPS定位精度的因素及改进方法[J];安徽科技;2009年09期

2 田世君;陈俊;皮亦鸣;;粒子滤波在高动态GPS定位中的应用[J];测绘学报;2007年03期

3 陈怡;刘瀛;聂磊;;载波相位平滑在GPS伪距提取中的应用[J];航天控制;2011年01期

4 郭睿;唐波;陈刘成;;GPS系统下RAIM算法可用性及结果分析[J];海洋测绘;2007年06期

5 商钧;仇跃华;;接收机窄相关技术理论研究[J];全球定位系统;2007年03期

6 魏星;万建伟;皇甫堪;;基于粒子滤波的单站无源定位跟踪新算法研究[J];通信学报;2005年12期

7 段召亮;赵胜;魏亮;;窄相关对伪码测距影响的研究[J];无线电工程;2009年11期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 姜毅;GNSS接收机高性能跟踪与捕获环路算法研究[D];大连海事大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 庄祉昀;卫星导航数据优化处理技术研究[D];国防科学技术大学;2010年

本文编号：1135498