GPS导航系统快速定位方法研究

发布时间：2017-03-25 01:12

  本文关键词：GPS导航系统快速定位方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自全球定位系统(GPS)问世以来,被广泛应用于各个领域。如何进行快速和准确的定位一直是工程应用领域研究的热点。本文就GPS导航系统快速准确定位技术展开以下几个方面的研究： 在快速定位方面,重点解决GPS中频信号快速捕获问题,在介绍GPS码相位和载频信号捕获原理的基础上,重点闸述了基于FFT的并行GPS中频信号快速捕获方法。同时在相干累加、接收信噪比、利用星历信息预测多普勒频率偏移等方面分析了提高中频信号快速捕获的可能性,最后利用一组GPS实测数据对上述分析进行了捕获。捕获结果表明基于FFT技术的中频信号快速捕获方法具有抗干扰、提高捕获效率和检测低信噪比信号的能力,可以满足GPS接收机对于提高首次定位速度的要求。 在提高定位准确性和系统稳定性方面,本文从GPS/INS组合导航入手,利用扩展的卡尔曼滤波理论对组合导航的松耦合和紧耦合算法进行了推导,利用Matlab欠件进行了程序编辑。最后将GPS接收机和MTi惯性导航器伯在车载实验中的数据导入程序进行解算。解算结果表明,基于扩展卡尔曼滤波的组合导航系统可有效提高系统于定位精度,GPS/INS组合导航的紧耦合定位精度和速度精度要高于松耦合,但松耦合实现容易,定位精度和速度精度满多数工程应用的须要。 在提高定位准确性上,本文介绍了另一种方法：差分定位。通过对几种差分定位方法的分析,提出了利用单基准站进行伪距差分定位的方法。利用GPS卫星信号模拟器和接收机组建实验平台进行伪距差分实验,对结果进行分析表明,利用伪距差分定位可有效的消除接收机接收信号的公共误差,提高定位精度。
【关键词】：卫星预报 FFT 组合导航 差分定位
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题的研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外发展现状12-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-17
• 第2章 导航定位原理17-35
• 2.1 GPS卫星的信号17-18
• 2.2 C/A码与P码18
• 2.3 GPS卫星的导航电文18-19
• 2.3.1 第二数据块19
• 2.4 由卫星星历计算预报GPS卫星坐标19-23
• 2.5 GPS测量及其误差23-27
• 2.5.1 伪距测量定位23-26
• 2.5.2 载波相位定位26-27
• 2.6 测量误差27-29
• 2.6.1 卫星时钟误差27-28
• 2.6.2 相对论效应28
• 2.6.3 卫星星历误差28
• 2.6.4 电离层延时28-29
• 2.6.5 对流层延时29
• 2.6.6 多路径效应29
• 2.6.7 接收机噪声29
• 2.7 导航中常用坐标系29-31
• 2.8 捷联惯性导航系统31-33
• 2.9 误差模型33-35
• 第3章 GPS卫星可见性与中频信号捕获35-51
• 3.1 GPS卫星可见性预测35-36
• 3.2 GPS可见性预测算法36-38
• 3.2.1 卫星仰角筛选方法36
• 3.2.2 计算卫星速度36
• 3.2.3 多普勒频率偏移36-38
• 3.3 实验设置及结果分析38-41
• 3.3.1 实验设置38-41
• 3.3.2 结论41
• 3.4 中频信号快速捕获41-42
• 3.5 GPS中频信号捕获原理42-47
• 3.5.1 顺序搜索方法42-44
• 3.5.2 基于FFT的并行捕获方法44-46
• 3.5.3 捕获算法设计及实现46-47
• 3.6 相干积分47
• 3.7 仿真结果47-50
• 3.8 基于预测信息的失锁快速重捕方法50
• 3.9 结论50-51
• 第4章 组合导航算法研究51-61
• 4.1 GPS/INS组合模式51-52
• 4.2 扩展卡尔曼滤波52-53
• 4.3 松耦合算法53-56
• 4.3.1 组合导航系统状态方程54-55
• 4.3.2 测量方程55-56
• 4.4 紧耦合系统模型56-60
• 4.4.1 状态方程56-57
• 4.4.2 观测方程57-60
• 4.5 小结60-61
• 第5章 GPS差分定位61-67
• 5.1 差分GPS原理61
• 5.2 差分GPS分类61-65
• 5.2.1 位置差分62-63
• 5.2.2 伪距差分63-65
• 5.2.3 载波相位GPS65
• 5.3 本文所设计的差分定位方案65-66
• 5.3.1 差分GPS方式的选择65-66
• 5.3.2 GPS伪距相对定位差分系统66
• 5.4 小结66-67
• 第6章 导航系统半实物仿真实验67-79
• 6.1 局域差分系统仿真67-73
• 6.1.1 实验平台的组建67-73
• 6.2 利用GPS/INS组合导航系统的半实物仿真73-77
• 6.2.1 实验平台的组建73-77
• 6.3 小结77-79
• 结论79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果85-86
• 致谢86

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