一种基于模拟GNSS信号的室内定位方法研究

摘要

目前传统全球导航卫星系统（GNSS）信号在室外定位方面运用非常广泛，普通用户接收机只要能接收到4颗或4颗以上可用的GNSS卫星信号，就可以实现较高精度的导航和定位工作。然而将 GNSS信号应用于室内定位时，由于封闭或半封闭环境的影响，可用的GNSS卫星信号被严重遮挡甚至完全失效，GNSS定位技术无法正常工作，这严重阻碍了GNSS信号在室内定位领域中的拓展和应用。而常规的WIFI定位、蓝牙定位等室内定位技术存在精度较低且与GNSS信号不兼容等局限性。本文主要针对上述问题研究了一种基于模拟GNSS信号的室内定位方法，并进行了系统构建和程序验证。
　　本文基于模拟GNSS信号的室内定位方法完全模拟室外真实GNSS卫星信号的频率和电文信号，利用射频天线模拟GNSS卫星进行信号播发，在发射室内模拟信号的伪距信息中加入了大距离常数，将原本处于室内的模拟卫星等效转变为室外模拟卫星，实现了无需在接收机端口做软件改动，室内采用标准 GNSS接收机即可正常接收模拟信号，从而实现实时导航和定位。本文研究方法是对室内室外高精度无缝GNSS定位方式的一种探索。论文首先从GNSS导航定位原理方面论证了方法的可行性，并进行了系统设计；其次通过实验研究搭建了相应的仿真硬件模拟平台；最后编写了适用于计算机端口以及手机移动端口的软件处理系统，并利用实测数据对所提方法进行了测试和精度验证。基于真实室内环境的实验结果表明：在未扣除多径效应和扣除多径效应的情况下所提方法的定位精度分别可以达到分米级和毫米级。研究结果对于实现室内外GNSS信号统一和无缝定位以及高精度室内GNSS仪器检定等工作具有一定的参考价值。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 卫星导航技术概述

1.3 室内定位技术的整体发展及应用

1.4 本文主要研究内容及创新

第二章 基于模拟GNSS信号室内定位技术原理与系统设计

2.1 引言

2.2 伪卫星定位技术

2.3 基于模拟GNSS信号室内定位技术原理

2.4 模拟信号及电文设计

2.5 基于模拟GNSS信号室内定位的系统设计

2.6 本章小结

第三章 基于模拟GNSS信号的室内定位技术基础理论实现

3.1 引言

3.2 基本观测量和观测方程

3.3 室内定位算法数学模型

3.4 精度因子研究

3.5 多径误差及其处理

3.6 本章小结

第四章 基于模拟GNSS信号室内定位系统设计及数据分析

4.1 引言

4.2 基于模拟GNSS的室内定位仿真平台搭建

4.3 仿真系统关键技术及解决方案

4.4 实例数据处理及分析

4.5 本章小结

第五章 基于模拟GNSS信号的室内定位软件研发

5.1 引言

5.2 应用于基于Windows操作系统的室内定位的软件开发

5.3 应用于基于Android操作系统移动终端的室内定位应用开发

5.4 室内外一体化GNSS无缝定位技术初步方案展望

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要研究内容与结论

6.2 存在的问题与展望

参考文献

攻读硕士期间主要成果

致谢