GPS和北斗系统卫星数据、信号、测量的综合比较和融合方案设计

摘要

我国北斗卫星导航系统的不断发展成为我国在导航领域成为国际先进国家的重要标志。随着北斗卫星导航系统的不断完善，一方面北斗卫星导航系统逐渐能够做到独当一面；另一方面也使得北斗和已经成熟GPS能够在融合使用上展现出更大的作用。
　　将北斗和GPS进行融合，能够使两者的功能更加完善，使信息更加全面。所以本课题借鉴已有的对多模GNSS的研究成果，根据GPS和北斗卫星信号、电文数据和伪距测量上的特性和共性，提出了一套完整的双系统融合方案。
　　本文的工作和研究成果如下：
　　(1)、分析介绍了北斗和GPS卫星信号、电文数据和伪距测量。且深入的对比了两个系统在这三个方面的特性和共性。为后续设计双模融合方案提供了理论依据和支撑。
　　(2)、根据GPS和北斗卫星信号的对比分析，通过找出两者的特性和共性设计双模信号同步的方案。在捕获方面，根据GPS L1信号和北斗 B1I信号的BPSK特性，选择了并行码相位捕获算法，仿真分析了算法的正确性；在跟踪方面，同样根据两者信号的分析对比，确定了北斗和GPS跟踪的环路结构，仿真分析了结构的正确性。最后利用多通道的方式实现对不同卫星信号的捕获与跟踪。
　　(3)、根据卫星电文数据的内容，完成了北斗GEO/MEO/IGSO卫星和GPS卫星的坐标解算，并且根据修正模型对北斗和GPS伪距的电离层误差、对流层误差以及钟差进行了误差修正。根据卫星电文数据的分析对比，设计了北斗和GPS电文数据融合处理方案。
　　(4)、提出了一种基于仰角和方位角的选星算法。该算法通过对仰角的排序和方位角的分布选择，可以快速从可见星中选择几何分布较好的星座组合。根据算法设计的情况对其进行了仿真验证，分析了算法的可行性。
　　(5)、对双模位置解算的定位算法进行了研究。并将粒子群算法引入单点伪距解算中，并且将其与最小二乘算法进行了对比并通过仿真分析验证算法的可行性。

目录

声明

略缩词表

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究动态

1.3研究内容与结构安排

第二章 北斗和GPS综合比较分析

2.1信号分析与对比

2.2 GPS和北斗的电文数据

2.3 GPS和北斗的伪距测量

2.4 本章小结

第三章 基于信号对比的兼容捕获跟踪技术研究

3.1 常规捕获算法

3.2 双模信号捕获关键问题分析

3.3双模捕获方案设计

3.4常规跟踪算法

3.5 双模信号跟踪关键问题分析

3.6双模跟踪方案设计

3.7 本章小结

第四章 GPS和北斗的数据处理方案

4.1 GPS和北斗卫星坐标解算

4.2 伪距处理

4.3 数据处理方案设计

4.4本章小结

第五章 双模定位解算方案设计

5.1单系统选星算法

5.2双模改进型选星算法

5.3单系统下位置解算

5.4双模定位解算方法

5.5双模定位算法设计与仿真验证

5.6本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果