复杂电磁环境下INS辅助GNSS矢量跟踪技术研究

发布时间：2020-09-25 20:24

　　 随着导航技术的发展,人们对导航系统的精度、可用性和完好性等方面的性能要求越来越高;另一方面在实际应用中载体的动态越来越高,所处的电磁环境越来越复杂。目前应用最广泛的两种导航系统是卫星导航系统和惯性导航系统,其有各自的优缺点。组合导航系统可以将两者的优点结合起来,使导航系统有较高定位精度的同时在受到强烈电磁干扰时也能够连续定位。按照两个子系统数据融合的深度可以将组合导航系统分为松组合、紧组合和超紧耦合(或深组合)。本文针对基于INS辅助GNSS矢量跟踪的超紧耦合技术进行了深入研究。首先对本文的研究背景和国内外的研究现状进行了介绍,并总结分析未来发展的趋势。对三种常用的组合导航方式的结构进行介绍,并总结对比分析其各自的优缺点。将其中的超紧耦合按照GNSS子系统与导航滤波器之间的信息流动方式不同又分为集中滤波型超紧耦合结构和级联滤波型超紧耦合结构。考虑到实际应用中集中滤波型的超紧耦合结构对信号处理速度的要求较高,本文设计了一种基于鉴别器的级联滤波型INS辅助GNSS矢量跟踪方案。在建立了该系统模型的基础上,提出了一种推导该系统跟踪环路的离散化传递函数的方法,并给出了超紧耦合跟踪环路带宽计算公式。通过仿真的方法分析了卫星信号载噪比对超紧耦合环路带宽的影响。最后对基于INS辅助GNSS矢量跟踪性能进行分析,建立了其跟踪误差模型,并分析卫星信号载噪比、视线矢量和惯性器件精度对跟踪环路误差的影响。并且与传统接收机跟踪环路的对比表明在高动态条件下INS辅助GNSS矢量跟踪的动态应力更小。为了验证设计的超紧耦合系统的可行性及其性能,建立一套基于Matlab语言的动态仿真试验系统。通过对试验结果的分析表明,本文设计的超紧耦合方案是可行的,并且相比于普通接收机,由其跟踪环路的鉴别器输出的载波频率误差和码相位误差更小;另一方面,在模拟的有电磁干扰的试验中,INS辅助GNSS矢量跟踪也表现出对电磁干扰更好的容忍性。总之,这些仿真试验都验证了INS辅助GNSS矢量跟踪相比于传统跟踪环路具有更优越的性能。
【学位单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：E91;P228.4
【部分图文】：

图 1.1 GNSS 系统组成[5]卫星系统（GNSS）系统由三个功能部分组成：空间段、地1.1 所示[5]。空间段，也就是卫星星座，用户可以根据该星座段的工作任务包括设计卫星轨道和星座、发射卫星、维护卫

图 1.2 张涛设计的双闭环跟踪方法原理[18]对以上国内外专家学者的大量研究结果进行总结分析可以知道，I矢量跟踪的超紧耦合技术在提高卫星信号跟踪能力以及定位精度方面具和潜力，在未来复杂电磁环境下的应用将成为一种趋势。

码环不同C/N0下带宽变化

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本文编号：2827025