基于Galileo/GPS联合导航性能分析及DSP定点算法研究

摘要

目前的GPS卫星导航系统以全球性、高精度、实时三维定位、自动化等显著特点及其所独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，成为继蜂窝移动通信(GSM)、互联网之后的全球第三个IT经济新增长点。Galileo/GPS联合导航技术就是将这两个系统结合在一起，充分发挥两个系统各自优势，一方面大大增加了可见卫星数，在一定程度上改善了精度，从而解决目前GPS系统或其他单系统定位导航应用中的部分难题，提供更加稳定可靠的定位导航服务。因此，GPS与Galileo系统的联合导航对于提高精度和定位的可靠性有着特别重要的意义。
　　由于联合导航系统处理负荷大，要求速度快，需要兼顾定位精度和运算速度的高性能处理器。本文主要的研究目的在于通过对卫星导航原理和理论，以及国内外卫星导航解算相关技术的研究，研究Galileo/GPS联合导航解算的工程实现，通过对导航解算的浮点与定点算法在实际芯片上的比较研究，结果表明，一方面定点程序通过优化可达到硬件浮点协处理器的精度和运算速度，同时定点处理器具有功耗低和成本低的优势，使得在保证定位精度的情况下，提高了系统的整体性能。
　　本文通过实测、试验、仿真等技术手段对卫星导航解算算法进行了测试，对导航解算的浮点算法与定点算法进行研究，并根据需要进行了测试系统的设计。本文的研究内容主要包括以下几个方面：
　　(1)阐述导航解算的原理，给出了导航解算的流程。
　　(2)对比了GPS、Galileo及Galileo/GPS联合导航系统的可见星数目、GDOP值及不同测距误差下的定位精度，通过Matlab仿真表明Galileo/GPS联合导航较独立系统可见星数目、GDOP值及定位精度有明显的改善和提高
　　(3)研究了基于最小二乘单点定位定点解算工程实现算法，比较了定点运算和浮点运算的误差及运算时间。通过TMS320C6416DSP硬件平台测试表明，研究的定点解算算法较浮点解算算法定位精度变化很小，同时具有较快的解算处理时间,为Galileo/GPS联合导航的实际应用打下了基础。

目录

基于Galileo/GPS联合导航性能分析及DSP定点算法研究

RESEARCH ON GALILEO/GPS CONAVIGATION AND FIXED-POINT IMPLEMENTATION BASED ON DSP

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 本课题研究的目的及意义

1.3 国内外相关技术发展现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 卫星导航定位原理

2.1 引言

2.2 伪距导航定位原理

2.2.1 利用到达时间测距原理

2.2.2 伪距测量定位

2.3 卫星导航解算的基本流程

2.4 卫星预报算法

2.5 卫星的导航电文

2.5.1 导航电文概述

2.5.2 导航电文的校验与解码

2.6 卫星在轨位置计算

2.7 伪距校正

2.7.1 对流层校正

2.7.2 电离层校正

2.7.3 卫星时钟误差

2.7.4 相对论效应

2.7.5 其他误差

2.8 用户机位置解算

2.9 本章小结

第3章 Galileo/GPS联合导航性能分析

3.1 引言

3.2 卫星导航系统介绍

3.2.1 GPS卫星导航系统

3.2.2 Galileo卫星导航系统

3.3 导航解算中的相对误差因子

3.4 Galileo/GPS 联合导航系统对全球定位改善作用的研究

3.4.1 卫星数目可变的迭代算法误差研究

3.4.2 卫星导航系统可见星数目比较研究

3.4.3 卫星导航系统星座结构及GDOP值比较研究

3.5 卫星导航系统定位误差研究

3.6 本章小结

第4章 导航解算的浮点算法及定点算法研究

4.1 引言

4.2 导航解算中的浮点算法比较研究

4.2.1 导航解算中代数直求算法研究

4.2.2 代数直求法与迭代算法比较

4.2.3 最小二乘迭代算法与卡尔曼滤波算法比较

4.3 DSP技术简介

4.4 导航解算中的定点算法研究

4.4.1 定点解算实现方法

4.4.2 导航解算DSP定点实现结果分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢