伽利略与WCDMA组合导航定位系统定位算法研究

摘要

伽利略卫星定位系统将成为欧洲自主的全球卫星导航定位系统。伽利略具有定位精度高、提供服务范围广、全民使用等优点，同时它也和GPS兼容。现今，卫星定位系统已渗入到人们生活的方方面面，如车载定位系统、手机定位功能等。未来的伽利略接收机可以接收多种信号，如卫星导航信号、3G移动通信信号等。伽利略系统如何联合3G网络的优势进行组合定位已成为一个值得研究的课题，而联合定位算法是这其中很重要的一个部分。 本文针对卫星定位的不同算法以及卫星系统与WCDMA系统的联合定位算法进行了仿真、比较和分析。 本文首先介绍了伽利略卫星定位系统的基本概况和主要特点，给出了卫星定位系统的时间系统、坐标系统以及卫星导航文件的报文格式等。然后研究了通过卫星导航文件和卫星观测文件解算卫星坐标的算法。 本文重点研究的内容之一是伽利略卫星定位算法。论文探讨了卫星单点定位算法和双差定位算法的数学推导过程、线性化过程，并给出了解算方程组。单点定位算法和双差定位算法需要至少四颗可视卫星解算用户接收机坐标。与单点定位算法相比较，双差定位算法因为可以消除卫星钟差、接收机钟差、大气层误差等影响定位精度的误差而具有较高的定位精度。本文对这两种算法在不同条件下进行了仿真和性能分析。 本文的另一个重点是研究伽利略卫星与WCDMA系统中的基站联合定位的问题。由于卫星定位需要的可视卫星数至少为四颗，而在很多情况下(尤其是城市)这一条件无法满足，借助WCDMA网络的基站来联合定位就具有重要的意义。本文给出了三种卫星与基站联合定位方案，并对其中的融合式组合定位算法进行了重点讨论，给出了数学推导过程及解算方程组。本文对不同条件下的卫星定位及联合定位进行了仿真和性能分析。最后，本文对单点定位算法、双差定位算法以及卫星和基站联合定位算法的性能进行了综合分析比较。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词

声明

第一章 绪论

§1.1现代卫星导航定位系统概述

§1.2论文内容安排

第二章伽利略系统介绍

§2.1伽利略系统的空间部分

§2.2伽利略系统的地面控制设施

§2.2.1地面部分总体结构设计目标

§2.2.2地面部分的主要基础设施

§2.2.3地面部分的功能

§2.2.4地面部分设计参数

§2.3伽利略系统的服务

§2.3.1 GNSS系统的完备性

§2.3.2伽利略系统提供的服务

第三章伽利略卫星位置解算和接收机定位解算

§3.1卫星位置解算

§3.1.1时间和坐标系统

§3.1.2卫星星历

§3.1.3由卫星预报星历计算卫星坐标

§3.1.4本文中的星历计算

§3.2接收机定位解算基础

§3.2.1卫星定位基本观测量

§3.2.2伪距观测方程

§3.2.3关于观测量的误差分析

§3.3接收机定位解算

§3.3.1单点定位解算

§3.3.2双差定位解算

§3.3.3精度因子

§3.3.4仿真结果及分析

§3.4本章小结

第四章伽利略和WCDMA系统联合定位解算

§4.1 WCDMA系统

§4.1.1WCDMA系统简介

§4.1.2WCDMA系统定位方法

§4.2伽利略和WCDMA系统的联合定位算法

§4.2.1联合定位方案

§4.2.2接收机联合定位解算

§4.2.3仿真结果及分析

§4.3本章小结

第五章总结和展望

§5.1总结

§5.2下一步工作建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文