GNSS卫星信号模拟器数学模型的研究与软件实现

发布时间：2017-05-20 07:07

  本文关键词：GNSS卫星信号模拟器数学模型的研究与软件实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：放眼全球四大导航系统,近年来GPS在全球普及,北斗、伽利略异军突起,GLONASS谋求重拾发展,导航定位技术在全球范围内迅猛发展。在这样的大环境下,作为GNSS导航定位接收机研发过程中不可或缺的验证设备,GNSS卫星信号模拟器的需求量与日俱增。 根据用户设定的应用场景,模拟器可以仿真模拟的各种动态条件下的多系统空间段导航信号。研制GNSS卫星信号模拟器的关键是对原始数据的仿真实现,具体地说就需要对接收机载体运动轨迹仿真,对导航信号的观测数据仿真,以及对由各系统导航卫星播发的导航电文仿真。所以本文探讨的重点内容是模拟器原始数据仿真的数学模型及其软件实现。 论文的主要工作内容： 1、针对模拟器现行的实现架构,将其分为评测模块、数据产生模块、信号控制模块、数字信号发生模块和射频模块五个功能模块单元,在介绍各模块功能的同时厘清了各个模块之间的数据流、控制流关联； 2、分析了载体轨迹的建模过程,推导出汽车轨迹、船舶轨迹以及JPL2轨迹的数学表达式； 3、在构建了导航信号卫星传输信道的数学模型后,介绍了一种观测数据和导航电文仿真的软件实现方案,并针对观测数据和导航电文的时间同步问题提出了一种解决方法； 4、分析了模拟器原始数据仿真程序的评测模块和系统控制模块的程序功能,介绍了其基本软件实现过程。 本文从系统的角度研究了GNSS卫星信号模拟器数据仿真程序,分别就数据流以及控制流的产生和流向做了深入探讨,在论文的最后一章,又从工程实践角度,给出了在两个实测案例下的评测报告。
【关键词】：导航系统 卫星信号 模拟器 数据仿真
【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
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 卫星导航系统的发展概况10-11
• 1.2 卫星信号模拟器的研究意义11-12
• 1.3 论文内容及结构安排12-14
• 第二章 模拟器简介14-19
• 2.1 信号体制14-15
• 2.1.1 扩频调制的理论依据14-15
• 2.1.2 北斗B1频点信号表示15
• 2.2 模拟器的实现方案15-17
• 2.2.1 模拟器的功能结构16-17
• 2.2.2 模拟器硬件结构17
• 2.3 模拟器的性能评价17-19
• 第三章 模拟器的数学建模19-50
• 3.1 坐标系统的研究19-22
• 3.1.1 地球坐标系19
• 3.1.2 地心直角坐标系19-20
• 3.1.3 地心大地坐标系20
• 3.1.4 站心坐标系20-21
• 3.1.5 协议坐标系21-22
• 3.2 时间系统研究分析22-25
• 3.2.1 常见的时间系统22-23
• 3.2.2 时间系统之间的转换23-25
• 3.3 载体轨迹25-32
• 3.3.1 汽车轨迹25-28
• 3.3.2 船舶轨迹28-29
• 3.3.3 一种改进的圆周运动轨迹29-31
• 3.3.4 轨迹建模的限制条件31-32
• 3.4 卫星星座建模32-38
• 3.4.1 星历参数32-33
• 3.4.2 卫星轨迹计算33-36
• 3.4.3 信号发射时刻t的估计36-38
• 3.5 信道模型建模38-50
• 3.5.1 引言38-39
• 3.5.2 卫星时钟误差39
• 3.5.3 相对论效应39-40
• 3.5.4 卫星星历误差40
• 3.5.5 电离层延时40-43
• 3.5.6 对流层延时43-47
• 3.5.7 地球自转误差47-48
• 3.5.8 多径误差48-50
• 第四章 导航数据仿真50-63
• 4.1 观测数据计算50-52
• 4.1.1 伪距计算50-51
• 4.1.2 伪距的各阶变量计算51
• 4.1.3 载波相位及其各阶变量的计算51-52
• 4.2 导航电文计算52-61
• 4.2.1 北斗B1频点导航电文结构53-55
• 4.2.2 导航电文主要内容55-57
• 4.2.3 导航电文中子帧纠错的编码方法57-58
• 4.2.4 导航电文的软件实现58-61
• 4.3 导航电文与观测数据的时间对齐61-63
• 第五章 评测控制模块软件实现63-71
• 5.1 系统需求分析63-64
• 5.1.1 功能需求63-64
• 5.1.2 非功能需求64
• 5.2 设计与开发工具64-65
• 5.2.1 Qt的优势64-65
• 5.2.2 Qt集成开发环境65
• 5.3 串口通信技术65-67
• 5.3.1 RS-232C标准65-66
• 5.3.2 软件流程66-67
• 5.4 网口通信技术67-68
• 5.4.1 传输层协议67
• 5.4.2 软件流程67-68
• 5.5 SQLite数据库技术68-69
• 5.5.1 SQLite数据库68-69
• 5.5.2 数据库操作69
• 5.6 多线程技术69-71
• 5.6.1 多线程需求分析70
• 5.6.2 多线程类70-71
• 第六章 系统应用测试71-78
• 6.1 引言71
• 6.2 软件接收机解算测试71-73
• 6.2.1 静态场景72
• 6.2.2 匀速500m/s场景72-73
• 6.3 模拟源测试环境73-76
• 6.3.1 中频信号测试74
• 6.3.2 闭环测试74-76
• 6.4 模拟器样机76-78
• 第七章 总结与展望78-79
• 参考文献79-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 李昭;邱卫宁;邱蕾;花向红;;几种对流层延迟改正模型的分析与比较[J];测绘通报;2009年07期

2 唐初明;黄小菊;唐铖骋;;卫星导航系统发展动态及其对林业应用的影响[J];林业调查规划;2009年05期

3 赵铁成;韩曜旭;;GPS定位系统中几种对流层模型的探讨[J];全球定位系统;2011年01期

4 姬云鹏;吴玉斌;宗明杰;;GLONASS与GPS在时间上的统一[J];数字技术与应用;2011年08期

5 冀臻;孙运强;姚爱琴;;GNSS卫星信号模拟器码和载波NCO研究与实现[J];电子测试;2010年11期

6 方秀花;尹志忠;李丽;;美国防部GPS现代化计划及其备选方案解读[J];装备学院学报;2012年03期

  本文关键词：GNSS卫星信号模拟器数学模型的研究与软件实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：380893