GPS/BD2双模接收机定位算法的设计与实现
发布时间：2021-01-05 10:21
全球导航卫星系统（GNSS）经过三十余年不断研究与发展,在军事和民用的各个领域产生了深刻影响。为满足更高导航定位精度及性能要求,推广北斗系统在民用领域的应用,考虑将北斗系统与GPS系统组合起来使用。然而,多径效应误差作为GNSS观测值中的一个重要误差源,严重影响了定位精度和定位结果可靠性。本文重点研究了卡尔曼滤波算法在抑制多径误差方面的应用,详细阐述了算法原理和GPS/BD2双模定位设计实现。本文首先研究了多径效应干扰下载波相位和码相位的残留误差分布特征,表明多径残差在多径多普勒效应下呈现“持续偏差”和“振荡抖动”两种分布类型,并基于DLR LMS多径信道模型进行仿真验证。然后,针对多径残差持续偏离分布特征,将相邻两时刻观测值进行差分,消除观测值中公共偏离误差,设计了基于多径残差持续分布的差分扩展卡尔曼滤波定位算法（DEKF）;针对多径干扰下观测残差振荡分布特征,对标准扩展卡尔曼滤波定位后观测残差进行统计,估计观测误差协方差,设计了基于多径残差振荡分布的自适应扩展卡尔曼滤波定位算法（AREKF）。两种算法在MATLAB平台上用m语言实现算法模型并进行仿真验证。最后,为了对比本论文定位算...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１接收机测距原理??当接收机接收所有可见卫星信号后，对这些信号进行数据处理而精确地测量出各个卫星信号的??
—?乂）］?＋（ｙ?的一ｙ）２?＋（ｚＷ－ｚ）２?＋ｃ?沉＂＝妙）??其中为［ＸＪ．Ｚ］未知的接收机位置，［＾＂），／＂），２（＂）］为卫星１１的位置坐标，５￡？为接收机时钟钟差，／９打＞为??校正后的伪距。式（２＊４）的几何原理如图２－２所示：Ｗ每颗卫星的坐标为球也、｜?Ｗ校正后的??／－?Ｘ??／?／?Ｖ．??亞２?＼＼??／／?／?餐。！?＼??！?ｉ亞户?／?！??、地巧??图２－?２卫星导航定位原理图??伪距观测量减去接收机时钟钟差的结果为半径形成一个球体，接收机位置必定处于球体交叠形成的??区域，当同一时刻有四颗或四颗Ｗ上可见卫星参与计算时，方程组中的四个未知量就可Ｗ求解出，??实现伪距定位、定时。??除了获取接收机的坐标，我们还可Ｗ通过利用多普勒頻移来测定接收机的运动速度。当卫星与??接收机相对运动会产生多普勒效应，造成接收机接收到的信号频率不再等于信号发射频率，两者之??间的频率差异称为多普勒频移／ｄ，即：??ｆｄ?二?ｆｒ－?ｆ?（２－６）??其中，ｆｆ为接收机接收到的卫星信号频率，／为卫星信号发射频率。??多普勒频移反应的是信号发射源卫星与信号接收机之间连线距离的变化快慢，其大小与接收机??运行速度在信号入射方向上的投影成正比。如图２－３所示
２丄２?ＯＰＳ／ＢＤ２双模姐合定位原理??ＧＮＳＳ多星座组合定位原理与单星座卫星定位原理基本相同。根据卫星信息融合方式的不同，??可Ｗ将ＧＮＳＳ多星座姐爸定位分为定位结果融合和伪距融合两种方式。如图２－４所示，定位结果融??合方式是将不同卫星系統分别进行单星座独立定位．对得到的定位结果进行加权平均，进而得到??ＧＮＳＳ多星座组合定位结果。这种融合方式要求每个卫星系统至少要有Ｗ颗可化卫星才能进斤单星??座卫星定位，这对于ＧＰＳ系统而言，大部分情况下是可Ｗ满足的，但对于ＢＤ２系统而言十分困难，??所Ｗ采用定位结果融合方式对ＧＰＳ化Ｄ２组合定位不可行。如图２－?５所示，伪距融合方式将不同系统??伪距观测方程统一处理，求解同一联立方程组，能够更好地完成多系统信息融合，取得更好的定位??结果，ＧＰＳ／ＢＤ２组含定位将采取这种方式进巧定位。??ＧＰＳ／ＢＤ２双模接收机在定位时同时选取ＧＰＳ、ＢＤ２两个卫星导航系统的所有跟踪卫星，将各卫??星对应的伪距、多普勒观测值进行时空统一并联立方程组。由于ＧＰＳ、ＢＤ２采用不同的系统时
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进重采样粒子滤波算法在GPS中的应用[J]. 李子昱,秦红磊. 计算机工程与设计. 2010(11)
[2]基于改进粒子滤波算法的GPS非高斯伪距误差修正[J]. 涂刚毅,金世俊,祝雪芬,宋爱国. 电子测量与仪器学报. 2009(06)
[3]GPS动态变形测量中的多路径效应特征研究[J]. 戴吾蛟,丁晓利,朱建军. 大地测量与地球动力学. 2008(01)
[4]粒子滤波在高动态GPS定位中的应用[J]. 田世君,陈俊,皮亦鸣. 测绘学报. 2007(03)
[5]基于提升小波的多路径效应减少方法[J]. 刘照军,张孔增,朱习军. 山东科技大学学报(自然科学版). 2006(04)
[6]第二代小波在减少多路径效应方面的应用研究[J]. 朱习军,胡建国,郭金运. 工程勘察. 2006(09)
[7]组合导航系统新息自适应卡尔曼滤波算法[J]. 卞鸿巍,金志华,王俊璞,田蔚风. 上海交通大学学报. 2006(06)
[8]一种基于极大似然准则的自适应卡尔曼滤波算法[J]. 岳晓奎,袁建平. 西北工业大学学报. 2005(04)
[9]GPS载波相位测量中的信号多路径效应影响研究[J]. 袁林果,黄丁发,丁晓利,熊永良,钟萍,李成钢. 测绘学报. 2004(03)
[10]简化的Sage-Husa自适应滤波算法在组合导航中的应用及仿真[J]. 沈云峰,朱海,莫军,宋裕农. 青岛大学学报(工程技术版). 2001(01)
硕士论文
[1]小波包去噪方法研究及其在GPS数据处理中的应用[D]. 刘齐芬.河北师范大学 2009
本文编号：2958492
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１接收机测距原理??当接收机接收所有可见卫星信号后，对这些信号进行数据处理而精确地测量出各个卫星信号的??
—?乂）］?＋（ｙ?的一ｙ）２?＋（ｚＷ－ｚ）２?＋ｃ?沉＂＝妙）??其中为［ＸＪ．Ｚ］未知的接收机位置，［＾＂），／＂），２（＂）］为卫星１１的位置坐标，５￡？为接收机时钟钟差，／９打＞为??校正后的伪距。式（２＊４）的几何原理如图２－２所示：Ｗ每颗卫星的坐标为球也、｜?Ｗ校正后的??／－?Ｘ??／?／?Ｖ．??亞２?＼＼??／／?／?餐。！?＼??！?ｉ亞户?／?！??、地巧??图２－?２卫星导航定位原理图??伪距观测量减去接收机时钟钟差的结果为半径形成一个球体，接收机位置必定处于球体交叠形成的??区域，当同一时刻有四颗或四颗Ｗ上可见卫星参与计算时，方程组中的四个未知量就可Ｗ求解出，??实现伪距定位、定时。??除了获取接收机的坐标，我们还可Ｗ通过利用多普勒頻移来测定接收机的运动速度。当卫星与??接收机相对运动会产生多普勒效应，造成接收机接收到的信号频率不再等于信号发射频率，两者之??间的频率差异称为多普勒频移／ｄ，即：??ｆｄ?二?ｆｒ－?ｆ?（２－６）??其中，ｆｆ为接收机接收到的卫星信号频率，／为卫星信号发射频率。??多普勒频移反应的是信号发射源卫星与信号接收机之间连线距离的变化快慢，其大小与接收机??运行速度在信号入射方向上的投影成正比。如图２－３所示
２丄２?ＯＰＳ／ＢＤ２双模姐合定位原理??ＧＮＳＳ多星座组合定位原理与单星座卫星定位原理基本相同。根据卫星信息融合方式的不同，??可Ｗ将ＧＮＳＳ多星座姐爸定位分为定位结果融合和伪距融合两种方式。如图２－４所示，定位结果融??合方式是将不同卫星系統分别进行单星座独立定位．对得到的定位结果进行加权平均，进而得到??ＧＮＳＳ多星座组合定位结果。这种融合方式要求每个卫星系统至少要有Ｗ颗可化卫星才能进斤单星??座卫星定位，这对于ＧＰＳ系统而言，大部分情况下是可Ｗ满足的，但对于ＢＤ２系统而言十分困难，??所Ｗ采用定位结果融合方式对ＧＰＳ化Ｄ２组合定位不可行。如图２－?５所示，伪距融合方式将不同系统??伪距观测方程统一处理，求解同一联立方程组，能够更好地完成多系统信息融合，取得更好的定位??结果，ＧＰＳ／ＢＤ２组含定位将采取这种方式进巧定位。??ＧＰＳ／ＢＤ２双模接收机在定位时同时选取ＧＰＳ、ＢＤ２两个卫星导航系统的所有跟踪卫星，将各卫??星对应的伪距、多普勒观测值进行时空统一并联立方程组。由于ＧＰＳ、ＢＤ２采用不同的系统时
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进重采样粒子滤波算法在GPS中的应用[J]. 李子昱,秦红磊. 计算机工程与设计. 2010(11)
[2]基于改进粒子滤波算法的GPS非高斯伪距误差修正[J]. 涂刚毅,金世俊,祝雪芬,宋爱国. 电子测量与仪器学报. 2009(06)
[3]GPS动态变形测量中的多路径效应特征研究[J]. 戴吾蛟,丁晓利,朱建军. 大地测量与地球动力学. 2008(01)
[4]粒子滤波在高动态GPS定位中的应用[J]. 田世君,陈俊,皮亦鸣. 测绘学报. 2007(03)
[5]基于提升小波的多路径效应减少方法[J]. 刘照军,张孔增,朱习军. 山东科技大学学报(自然科学版). 2006(04)
[6]第二代小波在减少多路径效应方面的应用研究[J]. 朱习军,胡建国,郭金运. 工程勘察. 2006(09)
[7]组合导航系统新息自适应卡尔曼滤波算法[J]. 卞鸿巍,金志华,王俊璞,田蔚风. 上海交通大学学报. 2006(06)
[8]一种基于极大似然准则的自适应卡尔曼滤波算法[J]. 岳晓奎,袁建平. 西北工业大学学报. 2005(04)
[9]GPS载波相位测量中的信号多路径效应影响研究[J]. 袁林果,黄丁发,丁晓利,熊永良,钟萍,李成钢. 测绘学报. 2004(03)
[10]简化的Sage-Husa自适应滤波算法在组合导航中的应用及仿真[J]. 沈云峰,朱海,莫军,宋裕农. 青岛大学学报(工程技术版). 2001(01)
硕士论文
[1]小波包去噪方法研究及其在GPS数据处理中的应用[D]. 刘齐芬.河北师范大学 2009
本文编号：2958492
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