高精度GPS单频接收机载波相位提取与定位性能分析

摘要

高精度GPS单频接收机输出的载波相位信息，可广泛用于测绘．土地资源调查、地质勘探等领域，满足亚米级实时绝对定位，厘米级相对定位需求。针对这一需求，我们采用altera的SOPC技术，在FPGA软核处理器NIOS II中嵌入ECOS操作系统，实现了具有载波相位输出的高精度单频接收机原型设计。为了提取高精度载波相位信息，分析了接收机时钟钟漂和载波锁相环对相位测量精度的影响，设计了基于卡尔曼滤波的三阶锁相环，实现了载波相位提取和载波相位平滑伪距定位。实验分析表明：用于载波相位提取的接收机要采用同源时钟;由三阶锁相环提取的载波相位精度在3．5mm以内;经载波相位平滑处理的伪距连续性有明显改善，接收机实测定位精度由原有的15m提高到了3m以内。自主研制的GPS接收机体积小、可扩展性强，根据需要可灵活输出包括载波相位在内的各种参数信息，为实时精密定位扣深组合导航研究创造了条件。