基于矢量跟踪环的GPS/INS深组合导航系统研究与设计

摘要

近年来，随着导航技术的飞速发展，对导航系统的性能要求越来越高。组合导航技术可以实现卫星导航接收机和惯性导航性能的互补，深层次的数据融合技术可以提高导航系统在高动态环境下的性能。本文针对组合导航技术，主要研究和分析矢量跟踪环的基本原理和工作流程，深入探讨基于矢量跟踪环的GPS/INS深组合导航技术问题。
　　论文首先介绍GPS/INS组合导航技术的背景和国内外研究现状。从卫星导航接收机的环路滤波器和环路误差的角度出发，分析各类滤波器和环路热噪声误差对跟踪环路性能的影响，提出基于自适应α-β滤波器的跟踪环路多普勒自补偿算法，α-β滤波器平滑载波多普勒频移，通过自补偿方法形成闭合反馈环路，分析其在高动态环境下的跟踪性能。
　　在传统环路和矢量环的基础上，研究基于载波预处理的矢量跟踪环路设计算法，通过仿真分析，比较基于载波预处理的矢量环路相对于传统环路和矢量环路的性能优势。针对基于载波预处理的矢量跟踪环算法，设计基于矢量跟踪环的GPS/INS深组合导航系统。建立矢量通道预处理滤波器模型和深组合导航滤波器模型。通过仿真，分析基于矢量环深组合导航系统的组合定位精度。
　　最后提出基于DSP和FPGA的矢量深组合导航系统的设计方案，概述DSP和FPGA硬件平台各个模块的电路接口设计原理和总体软件设计思路，测试接收机跟踪环路由外部多普勒信号控制本地信号生成的功能，验证深组合导航系统样机实现的可行性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 GPS/INS组合导航系统国内外研究现状概述

1.3 GPS/INS深组合导航技术研究意义

1.4 本文主要研究内容及篇章安排

第二章 卫星导航接收机跟踪环路的设计与分析

2.1 引 言

2.2 卫星导航接收机跟踪技术概述

2.3 卫星导航接收机环路跟踪误差分析

2.4 基于自适应α-β滤波器的跟踪环路多普勒自补偿算法设计

2.5 本章小结

第三章 基于载波预处理的矢量卫星导航接收机设计

3.1 引 言

3.2 矢量跟踪环原理概述

3.3 基于载波预处理的矢量接收机模型设计

3.4 基于载波预处理矢量接收机的工作流程设计

3.5 基于载波预处理矢量环的跟踪误差仿真分析

3.6 本章小结

第四章 基于矢量跟踪环的深组合导航系统的研究和设计

4.1 引 言

4.2 矢量跟踪和深组合导航系统研究

4.3 基于矢量跟踪的通道滤波器设计

4.4 GPS/INS矢量深组合导航滤波模型设计

4.5 基于矢量跟踪环的深组合系统的仿真

4.6 本章小结

第五章 基于FPGA和DSP的矢量深组合导航系统平台方案设计

5.1 引 言

5.2 矢量深组合导航系统硬件平台总体设计方案

5.3 矢量深组合系统FPGA硬件电路设计

5.4 矢量深组合系统DSP硬件电路设计

5.5 矢量深组合系统软件设计和硬件平台测试

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文研究的主要内容

6.2 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