GPS/BD-2卫星定位算法设计与实现
发布时间：2023-01-11 06:19
全球定位系统是新一代精密卫星导航定位系统。其中以GPS为典型，系统具有全球、全天候、连续实时的精密三维导航和定位能力。在定位系统中，观测点定位一直是一个重要研究和应用领域。本文通过完成基于软件的观测点定位过程，实现了卫星定位的设计。 文章首先在对动态导航数据处理过程进行了还原和分析。在定位算法中选定通用性较强的伪距法进行分析、改进与实现。在分析过程中讨论了构建可靠函数模型的必要性，依照定位流程进行了建模。在改进过程中提出了一种新的选星算法，它旨在根据环境来修改选星时的仰角阈值，能更好地避免在实际定位中经常遇到的无效选星的问题，提高了定位效率和采纳准确性。在定位解算模块中主要采用了最小二乘法，并结合卡尔曼滤波算法对误差量进行估计。在实现过程中，原始数据是严格从IGS网站获取的卫星星历与真实测站得到的实时伪距信息，所以在此基础上所作的运算结果是可靠并符合现实意义的。最后通过程序能够正确显示出GPS卫星定位的结果，并在通过误差估计后证明了算法满足定位要求。 由于GPS接收机接收的数据属于WGS-84坐标系，定位结果要求为在地方坐标系下的平面坐标，因此需要通过建模完成坐标系的转换步...
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 GPS/BD-2 工作原理及解算技术概述
1.3 论文主要内容及章节安排
1.4 本章小结
第2章 GPS/BD-2 定位系统详述
2.1 GPS 的组成
2.1.1 GPS 太空卫星部分
2.1.2 GPS 地面管制部分
2.1.3 GPS 地面接收设备
2.2 坐标系统
2.2.1 坐标系基本类型
2.2.2 坐标系统之间的转换
2.3 时间系统
2.4 GPS 信号、导航电文与卫星星历
2.4.1 GPS 信号的构成
2.4.2 导航电文
2.4.3 卫星星历
2.5 本章小结
第3章 定位方法与误差分析
3.1 定位方法
3.2 差分定位原理
3.3 伪距法定位
3.3.1 根据 GPS 星历计算卫星位置
3.3.2 计算接收端位置和速度
3.4 定位误差来源
3.4.1 发射端误差
3.4.2 传输误差
3.4.3 接收端误差
3.5 GPS 卫星可见性
3.6 本章小结
第4章 定位算法与建模
4.1 定位数据坐标转换建模
4.1.1 地心坐标系与参心坐标系
4.1.2 空间直角坐标与大地坐标
4.2 最小二乘法
4.3 基于仰角阈值的选星算法
4.3.1 对定位精度的评估
4.3.2 GDOP 定义
4.3.3 选星算法
4.4 卡尔曼滤波算法
4.4.1 卡尔曼滤波基本方程
4.4.2 卡尔曼滤波算法进行误差估计
4.4.3 连续非线性的卡尔曼滤波
4.5 GPS 动态滤波数学模型
4.5.1 系统模型的建立
4.5.2 量测模型的建立
4.6 本章小结
第5章 实现及验证
5.1 定位模块实现
5.2 选星算法实现结果
5.3 定位结果与误差模拟
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPS/INS组合导航系统时间同步方法综述[J]. 刘帅,孙付平,陈坡,李海峰. 全球定位系统. 2012(01)
[2]由广播星历解算卫星位置、速度及精度分析[J]. 刘伟平,郝金明,李作虎. 大地测量与地球动力学. 2010(02)
[3]GPS广播星历的轨道误差分析[J]. 李征航,丁文武,李昭. 大地测量与地球动力学. 2008(01)
[4]利用广播星历计算GPS卫星位置及误差分析[J]. 刘磊,盛峥,王迎强,成银春. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2006(06)
[5]GPS多普勒频移测量速度模型与误差分析[J]. 何海波,杨元喜,孙中苗,马煦. 测绘学院学报. 2003(02)
[6]捷联惯导系统软件测试中的仿真飞行轨迹设计及应用[J]. 刘放 ,陈明 ,高丽. 测控技术. 2003(05)
[7]VC调用MATLAB的方法[J]. 何晓涛,于春田. 河北科技大学学报. 2003(01)
[8]GPS姿态测量的载波相位整周模糊度快速解算[J]. 郑庆晖,张育林. 航空学报. 2002(03)
[9]VC编程中的串口通信技术[J]. 陈细军,谭民. 计算机应用. 2001(09)
[10]GPS测量的误差及精度控制[J]. 常庆生,唐四元,常青. 测绘通报. 2000(04)
硕士论文
[1]GPS卫星定位算法设计与验证[D]. 张翠芳.电子科技大学 2011
[2]GPS载波相位定位算法研究[D]. 杨一洲.西安电子科技大学 2011
[3]GPS绝对定位算法的研究及其DSP实现[D]. 张骞丹.西安电子科技大学 2007
本文编号：3729560
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 GPS/BD-2 工作原理及解算技术概述
1.3 论文主要内容及章节安排
1.4 本章小结
第2章 GPS/BD-2 定位系统详述
2.1 GPS 的组成
2.1.1 GPS 太空卫星部分
2.1.2 GPS 地面管制部分
2.1.3 GPS 地面接收设备
2.2 坐标系统
2.2.1 坐标系基本类型
2.2.2 坐标系统之间的转换
2.3 时间系统
2.4 GPS 信号、导航电文与卫星星历
2.4.1 GPS 信号的构成
2.4.2 导航电文
2.4.3 卫星星历
2.5 本章小结
第3章 定位方法与误差分析
3.1 定位方法
3.2 差分定位原理
3.3 伪距法定位
3.3.1 根据 GPS 星历计算卫星位置
3.3.2 计算接收端位置和速度
3.4 定位误差来源
3.4.1 发射端误差
3.4.2 传输误差
3.4.3 接收端误差
3.5 GPS 卫星可见性
3.6 本章小结
第4章 定位算法与建模
4.1 定位数据坐标转换建模
4.1.1 地心坐标系与参心坐标系
4.1.2 空间直角坐标与大地坐标
4.2 最小二乘法
4.3 基于仰角阈值的选星算法
4.3.1 对定位精度的评估
4.3.2 GDOP 定义
4.3.3 选星算法
4.4 卡尔曼滤波算法
4.4.1 卡尔曼滤波基本方程
4.4.2 卡尔曼滤波算法进行误差估计
4.4.3 连续非线性的卡尔曼滤波
4.5 GPS 动态滤波数学模型
4.5.1 系统模型的建立
4.5.2 量测模型的建立
4.6 本章小结
第5章 实现及验证
5.1 定位模块实现
5.2 选星算法实现结果
5.3 定位结果与误差模拟
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPS/INS组合导航系统时间同步方法综述[J]. 刘帅,孙付平,陈坡,李海峰. 全球定位系统. 2012(01)
[2]由广播星历解算卫星位置、速度及精度分析[J]. 刘伟平,郝金明,李作虎. 大地测量与地球动力学. 2010(02)
[3]GPS广播星历的轨道误差分析[J]. 李征航,丁文武,李昭. 大地测量与地球动力学. 2008(01)
[4]利用广播星历计算GPS卫星位置及误差分析[J]. 刘磊,盛峥,王迎强,成银春. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2006(06)
[5]GPS多普勒频移测量速度模型与误差分析[J]. 何海波,杨元喜,孙中苗,马煦. 测绘学院学报. 2003(02)
[6]捷联惯导系统软件测试中的仿真飞行轨迹设计及应用[J]. 刘放 ,陈明 ,高丽. 测控技术. 2003(05)
[7]VC调用MATLAB的方法[J]. 何晓涛,于春田. 河北科技大学学报. 2003(01)
[8]GPS姿态测量的载波相位整周模糊度快速解算[J]. 郑庆晖,张育林. 航空学报. 2002(03)
[9]VC编程中的串口通信技术[J]. 陈细军,谭民. 计算机应用. 2001(09)
[10]GPS测量的误差及精度控制[J]. 常庆生,唐四元,常青. 测绘通报. 2000(04)
硕士论文
[1]GPS卫星定位算法设计与验证[D]. 张翠芳.电子科技大学 2011
[2]GPS载波相位定位算法研究[D]. 杨一洲.西安电子科技大学 2011
[3]GPS绝对定位算法的研究及其DSP实现[D]. 张骞丹.西安电子科技大学 2007
本文编号：3729560
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