GNSS辅助地基伪卫星组合定位的研究

摘要

卫星导航定位技术的不断完善和硬件设备成本不断降低，导航定位技术已经成为每个人生活中触手可及的技术。而GNSS作为发展最为全面的定位技术，随着在轨卫星数目的不断增加，定位精度也越来越高。但是在一些特定的场景下，卫星信号还是会被遮挡导致可见星数目不足，定位精度和稳定性得不到保障。伪卫星技术的出现很好地弥补了GNSS的一些不足，因此得到了广泛的研究。伪卫星系统也存在一些短板，本文通过研究GNSS与伪卫星组合定位，来解决伪卫星工程应用中出现的问题，主要包括以下内容：　　1、介绍独立组网地基伪卫星定位原理和系统的组成。伪卫星的定位原理和GNSS的相同，定位系统分为伪卫星基站和伪卫星接收机。系统采用软件无线电技术，由工控机模块、中频通道模块和射频通道模块实现信号的发送、信号的接收和定位解算等功能。在集成了GNSS定位板卡后，也可以实现GNSS的定位和组合定位。　　2、为了解决伪卫星定位的初始值问题，参考了GNSS与INS的组合定位方式，设计了GNSS辅助伪卫星初始值定位的工作模式。首先对初始值定位的问题产生的原因和GNSS解决该问题的可行性进行了分析。随后为了减小噪音的干扰设计了二阶数字滤波器对初始值进行数字滤波，并对滤波效果进行了验证。　　3、针对地基伪卫星在特殊条件下出现的可见星数不足的问题，通过对有着相同定位原理的GNSS内部两大定位系统的组合定位的研究，对伪卫星/GNSS组合进行了设计。通过组合定位方式解决特殊条件下伪卫星可见星不足导致的定位精度下降问题。　　4、研究了组合定位的选星方法。对比了GNSS系统的选星方法的异同，提出了以加权精度因子取代精度因子作为最优准则的选星方法，并仿真验证了选星方法的性能。　　5、对GNSS辅助地基伪卫星组合定位系统的定位性能进行了实测。测试结果表明GNSS辅助伪卫星定位初值的精度达到了工程应用的要求。而伪卫星/GNSS的组合定位能够在伪卫星可见星数不足时最大限度的保障定位精度，达到设计的要求。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 伪卫星定位系统

2.1定位原理

2.1.1 伪码

2.1.2 载波相位

2.1.3 伪距定位方程

2.2 伪卫星定位系统构建

2.2.1 伪卫星定位系统基站

2.2.2 伪卫星定位接收机

2.3本章小结

第3章 GNSS 辅助伪卫星定位初始值

3.1 GNSS/INS 组合定位

3.1.1 GNSS/INS 的组合模式

3.2 伪卫星初始值

3.2.1 整周模糊度的解算

3.2.2 静态初始化法

3.2.3 初始值的获取

3.3 GNSS 辅助伪卫星初始值定位

3.3.1 组合方式设计

3.3.2 数字滤波器

3.3.3 伪卫星初值滤波器设计

3.4本章小结

第4章 GNSS/伪卫星组合定位

4.1 GPS/BDS 组合定位

4.1.1 组合定位方式

4.1.2 GPS/BDS 组合定位原理

4.1.3 GPS/ BDS 时空基准的统一

4.2 伪卫星/GNSS 组合定位

4.3组合定位选星方法

4.3.1 精度因子

4.3.2 加权精度因子

4.3.3 组合定位加权矩阵

4.4 仿真与验证

4.5本章小结

第5章 系统应用及测试结果

5.1 GNSS 初始值定位

5.2伪卫星/GNSS 组合定位

5.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文