基于临近空间组网节点的伪卫星导航关键技术研究

发布时间：2017-10-02 14:37

  本文关键词：基于临近空间组网节点的伪卫星导航关键技术研究

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【摘要】：卫星导航定位系统实现导航定位需要观测到足够的卫星数,并且卫星的几何分布也会影响定位精度。当观测条件不理想时,将难以满足用户的精密定位需求,严重时甚至无法实现定位。在军事应用中尤其关注的是定位精度,因临近空间平台在各方面都具有显著的优势,利用临近空间浮空器构建伪卫星星座,把伪卫星技术引入卫星导航系统将能有效解决这个问题。由于临近空间伪卫星具有抗干扰能力强、部署灵活等特点,能增加可见星的数目,改善卫星星座的几何结构,能满足战时应急导航定位需求,因此,临近空间伪卫星将能够起到两大主要作用,一是能够在导航卫星不可用时替代导航卫星进行独立导航定位,二是能够增强卫星导航系统,提高整个系统的定位精度。首先对伪卫星星座的几何布局进行了研究,分析了几何精度因子GDOP对定位误差的影响,并通过仿真得到伪卫星的高度角和方位角的变化与GDOP关系,据此提出三种伪卫星布局方案,根据仿真结果对其各自的优缺点做了分析。其次,根据导航卫星信号的结构、调制扩频方式,以及临近空间伪卫星的自身特点,分析了伪卫星信号导航电文与导航卫星信号导航电文的异同,并模拟仿真了伪卫星信号。接着对伪卫星信号在传播和定位中存在的误差项及关键问题进行了分析,对远近效应、多路径问题和对流层延迟给出了相应的解决方案和补偿模型。分析了将非线性的伪卫星伪距观测方程进行线性化带来的误差。提出了连续共视法来解决伪卫星之间的站间同步。采用逆用定位法对伪卫星的自身定位问题进行了仿真分析,通过采用固定在地面的伪卫星作为参考站,用伪距双差法得到了伪卫星自身的定位误差。然后对考虑设计的GNSS/伪卫星双模软件接收机的基带数字信号处理进行了研究分析,用基于FFT的并行码相位搜索捕获法仿真了伪卫星信号的捕获,并设计跟踪环对伪码和载波进行跟踪,以完成后续的解算工作,用以研究伪卫星对卫星导航系统定位精度的改善。最后根据基带数字信号处理后得到的导航数据,从伪卫星数目、高度角和方位角三个方面研究了伪卫星对卫星导航系统的增强作用,并通过圆概率误差直观的显示出伪卫星能减小卫星导航系统的定位误差,提高定位精度。
【关键词】：伪卫星 精度因子 远近效应 逆用定位 伪距双差
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
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本文编号：960156