带有用户端自主完好性监测的多模GNSS接收机研究

摘要

多模GNSS接收机是通过接收多个卫星系统的信号来进行定位的接收机，如利用GPS L1 C/A信号和BDS B1信号来进行用户坐标的定位。随着空间轨道上提供服务的全球卫星导航定位系统越来越多越来越成熟，多模 GNSS接收机的使用将会越来越广泛。与此同时，对接收机的定位可靠性要求也越来越高，因此，业内提出了用户端自主完好性监测技术（RAIM）用于提高定位结果的可靠性。RAIM是利用接收机定位冗余信息来检测故障并识别排除故障的技术，其核心是利用卫星冗余信息对导航定位解进行一致性检验，从而剔除不一致项，提高定位的可信度。因此，作者设计了基于GPS/BDS的多模GNSS接收机平台，并在平台上设计了RAIM算法来剔除故障，提高了卫星定位结果的可靠性。
　　首先，作者设计了多模GNSS接收机。由定位原理切入，从单系统定位原理推论了多系统定位原理。基于多系统定位方程，研究了定位处理之前的处理过程，包括捕获、跟踪、同步、电文解析等，分析了单系统和多系统在这些过程中的异同，设计了针对GPS/BDS的多模接收机并改进了结构优化了设计。
　　其次，基于多系统定位模型设计采用奇偶矢量法来监测用户端自主完好性从而提高了定位可靠性。RAIM技术是基于定位残差的一致性检测技术，所以对多系统定位方法的处理流程进行了改进，增加了RAIM算法，从而在检测识别到故障后能够剔除故障数据重新进行定位处理。RAIM算法具体采用奇偶矢量法来设计。研究了单个故障模型和多个故障模型，并设计统计量和门限对单故障和多故障进行检查和识别，从而监测卫星信号的完好性提高定位可信度。
　　作者基于 FPGA实现了多模卫星信号的捕获跟踪等，基于上位机实现了同步、电文解析和定位解算、完好性检测等过程。硬件部分有效的数据处理验证了设计对多系统卫星信号处理的有效性；软件部分首先进行了正常定位，然后对单个卫星故障模型和多个卫星故障模型进行仿真并通过 RAIM算法处理得出了算法对单个故障处理有效，在多故障处理上还需要进一步提高的结论。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和章节安排

第二章 多模GNSS接收机及RAIM研究

2.1 多模信号定位原理研究

2.2 单模与多模GNSS接收机异同分析

2.3 用户端自主完好性监测研究

2.4 本章小结

第三章 多模卫星信号处理研究

3.1 多模GNSS接收机系统总体架构

3.2 多信号多普勒遍历模块设计

3.3 多信号扩频码产生模块设计

3.4 不同导航信号的电文解析

3.5 本章小结

第四章 多模卫星定位及用户端完好性监测设计验证

4.1 定位解算及验证分析

4.2 用户端自主完好性监测及验证分析

4.3 单故障用户端自主完好性监测验证分析

4.4 双星故障的用户端自主完好性监测分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

个人简历、攻读硕士学位期间获得的研究成果