受限空间伪卫星定位关键技术研究

发布时间：2020-05-28 19:23

【摘要】：伪卫星定位是根据卫星导航定位系统原理,利用伪卫星,增加卫星导航系统在复杂环境下的覆盖范围,提高定位精度,在某些复杂工程环境下,单独组网,实现独立相对定位,达到在受限空间中高精度空间定位的目标。论文针对伪卫星定位在受限空间定位过程中遇到的关键问题,对受限空间伪卫星定位原理进行了分析研究,在此基础上,研究了影响受限空间伪卫星定位精度的关键问题:时间同步、多路径效应和伪卫星定位系统的几何构型,并对以上问题分别用双向时间同步误差模型、CNMC(Code Noise Multi-path Correction)和改变几何构型的方法进行实验验证和分析。论文主要研究的内容和成果如下:(1)采用伪卫星双向时间同步误差模型对时间同步误差进行研究。为提高双向时间同步误差模型中的测距精度采用载波相位平滑伪距方法进行平滑处理,对双向时间同步误差模型中的时频误差采用Kalman滤波模型进行了噪声处理。研究结果表明:载波相位平滑伪距可以提高测距精度;经过Kalman滤波模型改正之后的频差稳定在6.748X 10-7Hz,钟差达到ns级,用Kalman滤波之后的点位测量误差总体精度比滤波之前提高了40%,标准差稳定在2m以下。通过改善时间同步误差,能够有效提高定位的精度和稳定性。(2)采用CNMC模型对受限空间定位中的多路径误差进行研究。通过实测数据改进卫星CNMC模型。研究结果表明:经过CNMC模型改进后的多路径误差,随着历元数逐渐增大多路径误差逐渐减小,从2.81m趋近到0.01m,方差从4m2最后接近0.01m2,能有效减小了多路径误差,提高了定位的稳定性。(3)对伪卫星几何构型与定位精度的关系研究。一种是保持参与组网的伪卫星数量相同,通过改变几何构型的体积分析与PDOP值的关系;另一种,保持几何构型的体积不变,改变参与组网的伪卫星数量分析与PDOP值的关系。在MATLAB软件中进行模拟实验,研究结果表明:通过增大几何构型体积或者增设伪卫星数目,可以有效控制PDOP的增长,使仿真区域的PDOP值得到改善,达到提高总体定位精度的目的。
【图文】：

框架图,章节,框架图,伪卫星

大学主要对伪卫星定位基础理论进行研究。姜雪对 BDS 和伪卫星组合定位系统进行了研究分析，并在组合定位运算和定位系统在 FPGA 与 DSP 平台上的实现做了研究取得了一些进展[45]。罗益等人对星地时间同步做了一定的研究，采用伪卫星和定位误差的星地时间同步评估方法，对星地时间同步误差进行估计并给出了评估正确率[46]。邹兴等人对伪卫星定位系统中远近效应进行了研究，采用阵列信号处理技术对伪卫星测量信号进行抑制，抑制后的每个伪卫星与导航信号功率强度相同[47]。1.3 论文研究内容及章节安排本文针对受限空间的目标定位问题，提出运用伪卫星定位技术实现受限空间的目标定位，主要包括几个方面的问题：第一，分析伪卫星定位技术运用到受限空间环境中的可行性，受限空间伪卫星定位技术的系统组成和定位原理。第二，为了实现伪卫星定位技术在受限空间的应用，分析了影响定位精度的因素，，有时间同步、多路径效应和伪卫星布局的几何构型，并针对这些影响因素采用不同的技术进行研究分析；第三，对论文的结论和展望。论文的整体框架分为 4 个部分，由六个章节组成，章节框架如图 1.1 所示：

组成图,伪卫星

2 伪卫星高精度定位方法原理2 伪卫星高精度定位方法原理卫星定位系统组成图 2.1 所示，伪卫星定位系统由伪卫星基站和用户接收机两部分组成。伪有两种工作模式，一种是独立组网，单独定位；还有一种是和现有的 GN位系统，用于增强用户接收到的卫星数量，辅助 GNSS 导航定位。所以在位系统时伪卫星基站都具有信号接收通道和信号发射通道。用户接收机接站或者从导航卫星发射出来的导航信号，当接收到的稳定的伪卫星数量总时，用户接收机设备可以满足定位需求。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P228

【参考文献】