北斗/惯性深组合系统矢量跟踪环路控制的研究与实现
发布时间：2021-04-26 20:31
随着我国北斗卫星导航系统的逐渐完善,北斗卫星导航的应用也将越来越广,到2020年,北斗将实现全球卫星导航,研究北斗对我国国防事业的发展具有重大意义。考虑到惯性导航系统与卫星导航系统是目前主要的两种导航系统,二者的组合具有良好的信息互补性,通过深层次的组合导航技术和数据融合技术可以提高导航系统的精度和可靠性。本文在此背景下,开展了北斗/惯性深组合矢量跟踪环路控制的研究,并实现了仿真平台。论文首先研究了北斗软件接收机的关键技术,包括对北斗卫星信号体制和组成方式的研究,设计了一种在捕获阶段规避NH码,提升捕获速度和效率的6ms并行码相位捕获方法,分析了载波环和码环控制的方法,研究了从跟踪结果提取出导航电文、解调星历数据、计算伪距和伪距率、实现接收机定位定速等内容。接着,在分析北斗接收机传统跟踪环路基础上,研究了北斗/惯性深组合矢量跟踪模型。首先分析了矢量跟踪与标量跟踪环路的区别,并进行深组合原理的说明。深组合具有四大块内容:预处理滤波器、观测量提取、组合导航滤波器、跟踪环路控制。在分析了深组合理论的基础上,剖析了惯导与接收机环路的内在联系和耦合机理,验证了惯导对跟踪环路具有可控性,为后续的研...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
1.2 国内外发展与研究现状
1.2.1 国内外卫星导航系统的发展状况
1.2.2 国外深组合导航技术的研究与发展现状
1.2.3 国内深组合导航技术的研究与发展现状
1.3 论文的研究内容与组织结构
第二章 基于MATLAB的北斗软件接收机设计
2.1 引言
2.2 北斗信号的结构与组成方式研究
2.2.1 北斗B1信号结构研究
2.2.2 北斗信号载波与测距码信号研究
2.2.3 北斗导航电文组成方式研究
2.2.4 北斗信号二次编码特性分析
2.3 基于 6ms并行码相位的北斗信号捕获方法研究
2.3.1 卫星信号捕获原理分析
2.3.2 基于 6ms并行码相位的北斗卫星捕获算法设计
2.4 北斗软件接收机跟踪环路研究
2.4.1 卫星信号解调原理分析
2.4.2 软件接收机载波跟踪环研究
2.4.3 接收机码跟踪环研究
2.5 导航电文解调与星历读取方法研究
2.5.1 同步头的定位与导航电文解调方法研究
2.5.2 北斗卫星星历内容研究
2.6 定位定速解算方法研究
2.6.1 卫星位置解算方法研究
2.6.2 卫星速度解算方法研究
2.6.3 伪距与伪距率计算方法分析
2.6.4 接收机位置解算方法研究
2.6.5 接收机速度解算方法研究
2.6.6 北斗软件接收机定位定速实验分析
2.7 本章小结
第三章 北斗/惯性深组合矢量跟踪模型研究
3.1 引言
3.2 北斗/惯性深组合原理概述
3.3 环路鉴相值预处理滤波器研究
3.4 组合导航滤波器观测量提取方法研究
3.5 深组合导航滤波器模型研究
3.5.1 导航滤波器状态方程研究
3.5.2 导航滤波器观测方程研究
3.6 利用惯性数据对跟踪环路进行控制研究
3.7 本章小结
第四章 北斗/惯性深组合系统矢量跟踪环路控制的研究
4.1 引言
4.2 矢量跟踪与标量跟踪的区别
4.2.1 传统接收机标量跟踪的独立性
4.2.2 深组合矢量跟踪环路的基本结构
4.3 北斗/惯性深组合系统码环控制方法研究
4.3.1 惯导与码环之间耦合关系的研究
4.3.2 码环控制方法的研究
4.4 北斗/惯性深组合系统载波环控制方法研究
4.4.1 惯导与载波环之间耦合关系的研究
4.4.2 载波环控制方法的研究
4.5 环路控制方法实验验证
4.6 本章小结
第五章 北斗/惯性深组合矢量跟踪环路性能影响因素研究
5.1 引言
5.2 惯性器件误差对环路性能影响研究
5.2.1 惯性器件误差对深组合环路影响分析
5.2.2 不同精度惯性器件对环路影响实验分析
5.3 多毫秒相干积分提升环路性能的研究
5.3.1 相干积分原理分析
5.3.2 北斗软件接收机相干积分实现方法设计
5.3.3 相干积分对环路影响实验分析
5.4 本章小结
第六章 北斗/惯性深组合系统仿真平台研究与设计
6.1 引言
6.2 仿真平台总体设计
6.2.1 北斗软件接收机平台总体设计
6.2.2 北斗/惯性深组合系统仿真平台总体设计
6.3 仿真平台界面设计
6.4 北斗软件接收机实验验证
6.5 北斗/惯性深组合系统仿真实验验证
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文主要研究内容总结
7.2 后续工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于矢量跟踪的GPS/INS深耦合跟踪环路设计[J]. 吴航,李妍妍. 兵工自动化. 2015(08)
[2]全球卫星导航系统[J]. 崔杉,熊力. 电子制作. 2015(16)
[3]一种克服NH码调制影响的北斗卫星信号捕获方法[J]. 丁继成,刘爱萌,赵琳. 遥测遥控. 2015(01)
[4]基于北斗卫星广播星历的卫星位置拟合精度分析[J]. 郝建录,刘智敏,陈景涛. 全球定位系统. 2014(06)
[5]基于非线性滤波估计的北斗B1QPSK信号跟踪方法[J]. 李荣冰,黄隽祎,刘建业,谢非. 控制与决策. 2014(09)
[6]GNSS接收机矢量跟踪算法研究综述[J]. 程俊仁,刘光斌,姚志成. 宇航学报. 2014(04)
[7]北斗QPSK调制信号多星联合捕获算法[J]. 谢非,刘建业,李荣冰,徐昭. 系统工程与电子技术. 2014(08)
[8]MIMU精度对GNSS/MINS组合导航系统性能影响仿真分析[J]. 刘刚,郭美凤,张嵘,彭卓,罗寿红. 中国惯性技术学报. 2013(06)
[9]基于环路相关积分观测的SINS/GPS深组合导航算法[J]. 谢非,刘建业,李荣冰,黄隽祎. 中国惯性技术学报. 2013(04)
[10]北斗B1频点中频信号仿真系统设计[J]. 徐昭,李荣冰,谢非,刘建业. 系统仿真技术. 2013(03)
博士论文
[1]GNSS接收机跟踪环路关键技术研究[D]. 贺卫东.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2014
[2]MEMS-SINS/GPS组合导航关键技术研究[D]. 崔留争.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[3]北斗卫星导航系统精密定位理论方法研究与实现[D]. 周巍.解放军信息工程大学 2013
[4]GNSS实时矢量跟踪技术研究[D]. 张欣.上海交通大学 2013
[5]GPS/SINS深组合导航中的关键技术研究[D]. 杨洋.南京理工大学 2013
[6]组合导航系统多源信息融合关键技术研究[D]. 袁克非.哈尔滨工程大学 2012
[7]卫星导航矢量跟踪关键技术研究[D]. 朱珍珍.国防科学技术大学 2011
[8]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]基于Matlab的北斗二代B1频点软件接收机研究与实现[D]. 董俊杰.长安大学 2014
[2]基于矢量跟踪环的GPS/INS深组合导航系统研究与设计[D]. 何航平.南京航空航天大学 2014
[3]跟踪环路在高动态GNSS接收机中的研究和应用[D]. 陆煦.北京邮电大学 2013
[4]北斗二号民用软件接收机的算法研究与仿真[D]. 罗正平.电子科技大学 2012
[5]北斗/GPS双模导航终端关键模块的设计与实现[D]. 龙昌生.重庆大学 2011
[6]基于环路卡尔曼估计的惯性/GPS深组合算法研究[D]. 文立.南京航空航天大学 2011
[7]GPS/INS组合导航系统研究及实现[D]. 李倩.上海交通大学 2010
[8]北斗导航系统定位算法仿真研究[D]. 彭丛林.西南交通大学 2009
[9]射频接收机中模拟信道滤波器设计[D]. 邹亮.复旦大学 2009
本文编号：3162069
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
1.2 国内外发展与研究现状
1.2.1 国内外卫星导航系统的发展状况
1.2.2 国外深组合导航技术的研究与发展现状
1.2.3 国内深组合导航技术的研究与发展现状
1.3 论文的研究内容与组织结构
第二章 基于MATLAB的北斗软件接收机设计
2.1 引言
2.2 北斗信号的结构与组成方式研究
2.2.1 北斗B1信号结构研究
2.2.2 北斗信号载波与测距码信号研究
2.2.3 北斗导航电文组成方式研究
2.2.4 北斗信号二次编码特性分析
2.3 基于 6ms并行码相位的北斗信号捕获方法研究
2.3.1 卫星信号捕获原理分析
2.3.2 基于 6ms并行码相位的北斗卫星捕获算法设计
2.4 北斗软件接收机跟踪环路研究
2.4.1 卫星信号解调原理分析
2.4.2 软件接收机载波跟踪环研究
2.4.3 接收机码跟踪环研究
2.5 导航电文解调与星历读取方法研究
2.5.1 同步头的定位与导航电文解调方法研究
2.5.2 北斗卫星星历内容研究
2.6 定位定速解算方法研究
2.6.1 卫星位置解算方法研究
2.6.2 卫星速度解算方法研究
2.6.3 伪距与伪距率计算方法分析
2.6.4 接收机位置解算方法研究
2.6.5 接收机速度解算方法研究
2.6.6 北斗软件接收机定位定速实验分析
2.7 本章小结
第三章 北斗/惯性深组合矢量跟踪模型研究
3.1 引言
3.2 北斗/惯性深组合原理概述
3.3 环路鉴相值预处理滤波器研究
3.4 组合导航滤波器观测量提取方法研究
3.5 深组合导航滤波器模型研究
3.5.1 导航滤波器状态方程研究
3.5.2 导航滤波器观测方程研究
3.6 利用惯性数据对跟踪环路进行控制研究
3.7 本章小结
第四章 北斗/惯性深组合系统矢量跟踪环路控制的研究
4.1 引言
4.2 矢量跟踪与标量跟踪的区别
4.2.1 传统接收机标量跟踪的独立性
4.2.2 深组合矢量跟踪环路的基本结构
4.3 北斗/惯性深组合系统码环控制方法研究
4.3.1 惯导与码环之间耦合关系的研究
4.3.2 码环控制方法的研究
4.4 北斗/惯性深组合系统载波环控制方法研究
4.4.1 惯导与载波环之间耦合关系的研究
4.4.2 载波环控制方法的研究
4.5 环路控制方法实验验证
4.6 本章小结
第五章 北斗/惯性深组合矢量跟踪环路性能影响因素研究
5.1 引言
5.2 惯性器件误差对环路性能影响研究
5.2.1 惯性器件误差对深组合环路影响分析
5.2.2 不同精度惯性器件对环路影响实验分析
5.3 多毫秒相干积分提升环路性能的研究
5.3.1 相干积分原理分析
5.3.2 北斗软件接收机相干积分实现方法设计
5.3.3 相干积分对环路影响实验分析
5.4 本章小结
第六章 北斗/惯性深组合系统仿真平台研究与设计
6.1 引言
6.2 仿真平台总体设计
6.2.1 北斗软件接收机平台总体设计
6.2.2 北斗/惯性深组合系统仿真平台总体设计
6.3 仿真平台界面设计
6.4 北斗软件接收机实验验证
6.5 北斗/惯性深组合系统仿真实验验证
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文主要研究内容总结
7.2 后续工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于矢量跟踪的GPS/INS深耦合跟踪环路设计[J]. 吴航,李妍妍. 兵工自动化. 2015(08)
[2]全球卫星导航系统[J]. 崔杉,熊力. 电子制作. 2015(16)
[3]一种克服NH码调制影响的北斗卫星信号捕获方法[J]. 丁继成,刘爱萌,赵琳. 遥测遥控. 2015(01)
[4]基于北斗卫星广播星历的卫星位置拟合精度分析[J]. 郝建录,刘智敏,陈景涛. 全球定位系统. 2014(06)
[5]基于非线性滤波估计的北斗B1QPSK信号跟踪方法[J]. 李荣冰,黄隽祎,刘建业,谢非. 控制与决策. 2014(09)
[6]GNSS接收机矢量跟踪算法研究综述[J]. 程俊仁,刘光斌,姚志成. 宇航学报. 2014(04)
[7]北斗QPSK调制信号多星联合捕获算法[J]. 谢非,刘建业,李荣冰,徐昭. 系统工程与电子技术. 2014(08)
[8]MIMU精度对GNSS/MINS组合导航系统性能影响仿真分析[J]. 刘刚,郭美凤,张嵘,彭卓,罗寿红. 中国惯性技术学报. 2013(06)
[9]基于环路相关积分观测的SINS/GPS深组合导航算法[J]. 谢非,刘建业,李荣冰,黄隽祎. 中国惯性技术学报. 2013(04)
[10]北斗B1频点中频信号仿真系统设计[J]. 徐昭,李荣冰,谢非,刘建业. 系统仿真技术. 2013(03)
博士论文
[1]GNSS接收机跟踪环路关键技术研究[D]. 贺卫东.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2014
[2]MEMS-SINS/GPS组合导航关键技术研究[D]. 崔留争.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[3]北斗卫星导航系统精密定位理论方法研究与实现[D]. 周巍.解放军信息工程大学 2013
[4]GNSS实时矢量跟踪技术研究[D]. 张欣.上海交通大学 2013
[5]GPS/SINS深组合导航中的关键技术研究[D]. 杨洋.南京理工大学 2013
[6]组合导航系统多源信息融合关键技术研究[D]. 袁克非.哈尔滨工程大学 2012
[7]卫星导航矢量跟踪关键技术研究[D]. 朱珍珍.国防科学技术大学 2011
[8]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]基于Matlab的北斗二代B1频点软件接收机研究与实现[D]. 董俊杰.长安大学 2014
[2]基于矢量跟踪环的GPS/INS深组合导航系统研究与设计[D]. 何航平.南京航空航天大学 2014
[3]跟踪环路在高动态GNSS接收机中的研究和应用[D]. 陆煦.北京邮电大学 2013
[4]北斗二号民用软件接收机的算法研究与仿真[D]. 罗正平.电子科技大学 2012
[5]北斗/GPS双模导航终端关键模块的设计与实现[D]. 龙昌生.重庆大学 2011
[6]基于环路卡尔曼估计的惯性/GPS深组合算法研究[D]. 文立.南京航空航天大学 2011
[7]GPS/INS组合导航系统研究及实现[D]. 李倩.上海交通大学 2010
[8]北斗导航系统定位算法仿真研究[D]. 彭丛林.西南交通大学 2009
[9]射频接收机中模拟信道滤波器设计[D]. 邹亮.复旦大学 2009
本文编号：3162069
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3162069.html
