IMU辅助下GNSS接收机基带信号处理技术研究
发布时间：2021-11-20 23:35
卫星导航系统已经被广泛应用在诸多领域,但是在卫星信号受干扰或者载体高动态等情况下,卫星导航接收机无法满足更多的导航需求。惯性导航系统可以不受外界信息干扰,独立进行导航定位,但系统定位误差会随着时间逐渐累积。而IMU辅助GNSS接收机进行导航有很好的互补性,既克服卫星导航的局限性、提高接收机动态性能,又能即时修正惯性导航系统独立工作时累积的误差,充分地发挥二者的优势。本文主要对IMU辅助下GNSS接收机基带信号处理的捕获、跟踪技术进行研究,对紧组合与加权紧组合抗欺骗技术进行研究。论文首先以GPS为例介绍了卫星导航系统的组成、卫星信号的结构与产生、伪距定位算法和伪距率速度解算算法,对捷联式惯导系统工作原理和导航算法进行简要介绍。接着介绍了接收机的组成模块和功能,详细分析了捕获技术,包括搜索原理、捕获搜索算法等;详细分析了跟踪技术,包括跟踪环路的载波环结构、码环结构和鉴别器工作原理等,讨论了锁相环的跟踪误差影响因素。针对IMU辅助下GNSS接收机基带处理的技术,利用IMU提供的速度求解出多普勒频率,将其添加到接收机载波数控振荡器实现辅助捕获算法,仿真实验说明IMU辅助后静态捕获性能提高22....
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GPS组成部分
的 GNSS 接收机基带处理技术的研究现状。因为 GNSS 的各个系统的基本结构和原理是相似的，并且发展较为成熟和广泛的是 GPS，所以课题主要以 GPS 的民用卫星信号为对象。SINS 有体积小、便于维护等优势，而 MEMS 除了这些还有轻便、成本低等优点，因此课题采用捷联式 MEMS 惯性导航器件为研究对象。本章将提及 GPS 的系统组成，详细介绍卫星接收机定位原理，对惯性导航系统导航原理做简要分析。2.1 GPS 导航系统全球定位系统 GPS 最初是为了提供军事服务而被研究建立，整个定位实现过程是，通过 GPS 卫星播发调制有卫星速度位置等信息的无线电信号，地面载体上的接收机收到此信号，得到信号传播所用的时间，并计算出相距的距离值，来求出接收机的位置和速度（即载体的位置和速度）。2.1.1 GPS 组成GPS 组成部分有 3 个，具体是空间卫星星座、地面监控网络及用户接收设备，如图2.1 所示。
并做相应数据处理之后发送给主控站。户接收设备主要将接收到的卫星无线电导航电文等信息进行处理，提取定位解算，实现导航定位的功能。接收设备有天线、接收机、电源、计线接收 GPS 卫星信号，接收机基带解调出导航信息，利用导航算法计算时间。卫星定位系统是无源定位系统，接收机定位过程中不需向外发送天线接收到一定数量的有效卫星信号就能实现定位，所以对用户数量没 GPS 信号结构与产生PS 卫星向地球用户发送卫星信号，信号中调制有导航电文等信息供接收，为用户提供相应服务。卫星信号分量包括载波、测距码和数据码(导航PS 卫星上都会配置频率稳定性高的铷或铯原子钟[36]，由原子钟产生时钟10.23MHz，卫星信号的成分都是此频率的倍频或分频。卫星发射的信号在L1 频率1f 是0f 的 154 倍，即 1575.42MHz；载波 L2 频率2f 是0f 的 126MHz。C/A 码码率是 1.023MHz，P 码的码率是 10.23MHz；数据码的码率(bps)。GPS 信号结构如图 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]GNSS多系统组合精密定位研究进展[J]. 柴洪洲,潘宗鹏,崔岳. 海洋测绘. 2016(04)
[2]2015年全球导航卫星发展回顾[J]. 刘春保. 国际太空. 2016(02)
[3]2015年世界导航卫星发展回顾[J]. 天兵. 数字通信世界. 2016(02)
[4]基于多普勒辅助的惯性/卫星深组合技术研究[J]. 薛涛,王康,葛文涛,李伟,陈安升. 导航定位与授时. 2015(06)
[5]微机械陀螺仪的新进展及发展趋势[J]. 许昕,何杰,王文,卜继军. 压电与声光. 2014(04)
[6]GPS卫星可见性预测与接收机的快速定位[J]. 袁海义,周浚哲,郝永平,王磊. 成组技术与生产现代化. 2014(01)
[7]一种INS辅助GNSS高动态弱信号标量跟踪方法[J]. 李传军,李兴城. 宇航学报. 2013(10)
[8]俄罗斯GLONASS系统发展进程研究[J]. 韩梦泽. 江苏科技信息. 2013(19)
[9]基于加权估计的紧组合导航抗欺骗算法研究[J]. 袁超,康国华,郑峰婴,徐川,张雷,华冰. 现代电子技术. 2013(19)
[10]卫星导航系统防欺骗技术的回顾与展望[J]. 周轩,李广侠,蔡锭波,程佳亮. 导航定位学报. 2013(03)
博士论文
[1]GNSS实时矢量跟踪技术研究[D]. 张欣.上海交通大学 2013
[2]GNSS/INS深组合导航系统信息匹配问题与跟踪算法研究[D]. 罗勇.国防科学技术大学 2012
[3]MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D]. 叶萍.上海交通大学 2011
[4]惯性辅助GPS深组合导航系统研究与实现[D]. 胡锐.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]IMU辅助GPS接收机载波环路跟踪算法研究[D]. 陈灿.重庆大学 2015
[2]应用于GPS软件接收机的抗干扰技术研究[D]. 袁超.南京航空航天大学 2014
[3]GPS/INS组合导航系统研究及实现[D]. 李倩.上海交通大学 2010
[4]惯性/卫星紧组合导航系统仿真及关键技术研究[D]. 冀峰.南京航空航天大学 2009
[5]基于非线性模型的组合导航滤波算法研究[D]. 周媛媛.上海交通大学 2008
[6]INS辅助的GPS接收机研究[D]. 孙黎明.西安电子科技大学 2008
[7]基于INS辅助的GPS接收机捕获和跟踪技术研究[D]. 于海亮.国防科学技术大学 2007
本文编号：3508307
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GPS组成部分
的 GNSS 接收机基带处理技术的研究现状。因为 GNSS 的各个系统的基本结构和原理是相似的，并且发展较为成熟和广泛的是 GPS，所以课题主要以 GPS 的民用卫星信号为对象。SINS 有体积小、便于维护等优势，而 MEMS 除了这些还有轻便、成本低等优点，因此课题采用捷联式 MEMS 惯性导航器件为研究对象。本章将提及 GPS 的系统组成，详细介绍卫星接收机定位原理，对惯性导航系统导航原理做简要分析。2.1 GPS 导航系统全球定位系统 GPS 最初是为了提供军事服务而被研究建立，整个定位实现过程是，通过 GPS 卫星播发调制有卫星速度位置等信息的无线电信号，地面载体上的接收机收到此信号，得到信号传播所用的时间，并计算出相距的距离值，来求出接收机的位置和速度（即载体的位置和速度）。2.1.1 GPS 组成GPS 组成部分有 3 个，具体是空间卫星星座、地面监控网络及用户接收设备，如图2.1 所示。
并做相应数据处理之后发送给主控站。户接收设备主要将接收到的卫星无线电导航电文等信息进行处理，提取定位解算，实现导航定位的功能。接收设备有天线、接收机、电源、计线接收 GPS 卫星信号，接收机基带解调出导航信息，利用导航算法计算时间。卫星定位系统是无源定位系统，接收机定位过程中不需向外发送天线接收到一定数量的有效卫星信号就能实现定位，所以对用户数量没 GPS 信号结构与产生PS 卫星向地球用户发送卫星信号，信号中调制有导航电文等信息供接收，为用户提供相应服务。卫星信号分量包括载波、测距码和数据码(导航PS 卫星上都会配置频率稳定性高的铷或铯原子钟[36]，由原子钟产生时钟10.23MHz，卫星信号的成分都是此频率的倍频或分频。卫星发射的信号在L1 频率1f 是0f 的 154 倍，即 1575.42MHz；载波 L2 频率2f 是0f 的 126MHz。C/A 码码率是 1.023MHz，P 码的码率是 10.23MHz；数据码的码率(bps)。GPS 信号结构如图 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]GNSS多系统组合精密定位研究进展[J]. 柴洪洲,潘宗鹏,崔岳. 海洋测绘. 2016(04)
[2]2015年全球导航卫星发展回顾[J]. 刘春保. 国际太空. 2016(02)
[3]2015年世界导航卫星发展回顾[J]. 天兵. 数字通信世界. 2016(02)
[4]基于多普勒辅助的惯性/卫星深组合技术研究[J]. 薛涛,王康,葛文涛,李伟,陈安升. 导航定位与授时. 2015(06)
[5]微机械陀螺仪的新进展及发展趋势[J]. 许昕,何杰,王文,卜继军. 压电与声光. 2014(04)
[6]GPS卫星可见性预测与接收机的快速定位[J]. 袁海义,周浚哲,郝永平,王磊. 成组技术与生产现代化. 2014(01)
[7]一种INS辅助GNSS高动态弱信号标量跟踪方法[J]. 李传军,李兴城. 宇航学报. 2013(10)
[8]俄罗斯GLONASS系统发展进程研究[J]. 韩梦泽. 江苏科技信息. 2013(19)
[9]基于加权估计的紧组合导航抗欺骗算法研究[J]. 袁超,康国华,郑峰婴,徐川,张雷,华冰. 现代电子技术. 2013(19)
[10]卫星导航系统防欺骗技术的回顾与展望[J]. 周轩,李广侠,蔡锭波,程佳亮. 导航定位学报. 2013(03)
博士论文
[1]GNSS实时矢量跟踪技术研究[D]. 张欣.上海交通大学 2013
[2]GNSS/INS深组合导航系统信息匹配问题与跟踪算法研究[D]. 罗勇.国防科学技术大学 2012
[3]MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D]. 叶萍.上海交通大学 2011
[4]惯性辅助GPS深组合导航系统研究与实现[D]. 胡锐.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]IMU辅助GPS接收机载波环路跟踪算法研究[D]. 陈灿.重庆大学 2015
[2]应用于GPS软件接收机的抗干扰技术研究[D]. 袁超.南京航空航天大学 2014
[3]GPS/INS组合导航系统研究及实现[D]. 李倩.上海交通大学 2010
[4]惯性/卫星紧组合导航系统仿真及关键技术研究[D]. 冀峰.南京航空航天大学 2009
[5]基于非线性模型的组合导航滤波算法研究[D]. 周媛媛.上海交通大学 2008
[6]INS辅助的GPS接收机研究[D]. 孙黎明.西安电子科技大学 2008
[7]基于INS辅助的GPS接收机捕获和跟踪技术研究[D]. 于海亮.国防科学技术大学 2007
本文编号：3508307
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