基于载波相位实时动态差分的GPS精确定位系统的研究

发布时间：2017-09-29 03:19

  本文关键词：基于载波相位实时动态差分的GPS精确定位系统的研究

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【摘要】：随着经济的飞速发展，城市规划及建设中的工程测绘、精准农业的田间作业、交通及水利设施建设等领域对精密定位技术及系统的需求越来越迫切。近年来在GPS技术及通讯技术上发展起来的载波相位实时动态差分(RTK)技术以自动化程度高、作业条件低、精度高等优势越来越受到重视。RTK测量是以载波观测量为基础，利用无线电技术，实时获取两个或多个接收机数据，通过差分运算来消除公共误差，从而实现厘米级定位。由于要接收和处理多个接收机的参考数据，对接收机的性能也有了更高的要求。本文在对RTK定位原理及算法研究基础上，提出了一种高性能、低成本、低功耗的RTK接收机设计方案，并进行了车载导航应用的试验测试。 首先，对RTK理论研究包括载波相位差分定位模型、整周模糊度求解模型、周跳探测处理等，并对整周模糊度求解的最小二乘去相关搜索算法及对周跳探测等进行了MATLAB原理仿真。 其次，提出了一种RTK接收机硬件原理设计方案，该设计包括三部分：射频前端设计、基带信号处理设计、应用处理模块设计。射频前端采用MAX2796辅以外围器件组成；基带信号处理部分采用FPGA以实现对多通道信号的实时捕获跟踪运算；应用处理模块则采用带DSP功能的STM32F4系列MCU来实现解算及数据传输。 最后，设计了一种车载RTK导航应用模型，该模型主要由RTK模块配合三轴磁力计辅以外围模块来实现，，通过测试，该模型可以实现自主导航。
【关键词】：GPS 载波相位 实时动态差分定位 整周模糊度 车载导航
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究的目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状分析11-14
• 1.2.1 卫星导航系统的研究现状11-12
• 1.2.2 RTK 技术的国内研究现状12-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 载波相位差分定位模型15-27
• 2.1 GPS 卫星导航系统15-18
• 2.1.1 卫星信号结构及导航电文16-17
• 2.1.2 差分定位原理17-18
• 2.2 载波相位测量18-20
• 2.3 载波相位差分定位模型20-23
• 2.3.1 单差载波相位定位模型20-21
• 2.3.2 双差载波相位定位模型21-23
• 2.4 相位观测随机模型23-26
• 2.4.1 基于等权值模型24
• 2.4.2 基于高度角模型24-25
• 2.4.3 基于载噪比模型25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 RTK 解算中关键理论及仿真27-37
• 3.1 整周模糊度求解27-32
• 3.1.1 整数最小二乘参数估计27-28
• 3.1.2 模糊度搜索28-29
• 3.1.3 模糊度检验29-30
• 3.1.4 最小二乘模糊度去相关算法仿真30-32
• 3.2 周跳探测与处理32-36
• 3.2.1 周跳的探测32-33
• 3.2.2 周跳的处理33
• 3.2.3 周跳的仿真33-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 RTK 接收机及车载导航系统设计37-56
• 4.1 RTK 接收机设计37-46
• 4.1.1 天线及射频前端前端设计38-40
• 4.1.2 基带信号处理模块设计40-42
• 4.1.3 应用处理模块设计42-43
• 4.1.4 外围器件及接口设计43-46
• 4.2 车载 RTK 基线坐标导航方案设计46-52
• 4.2.1 导航车硬件方案设计47-49
• 4.2.2 导航车软件设计49-52
• 4.3 车载 RTK 导航测试52-55
• 4.3.1 RTK 模块测试52-53
• 4.3.2 三轴磁力计测试53-54
• 4.3.3 导航车导航测试54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-60
• 攻读学位期间发表的学术论文60-61
• 致谢61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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3 祝会忠;刘经南;唐卫明;高星伟;;长距离网络RTK基准站间整周模糊度单历元确定方法[J];测绘学报;2012年03期

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本文编号：939685