北斗二代定位算法优化设计与应用

摘要

北斗二代卫星导航系统(Beidou Satellite Navigation System，BD2)是我国自主研发的导航定位系统，和当今发展已经非常完善的GPS导航系统相比BD2是一个处于建设中的定位系统，这一现状也影响了BD2在实际应用中推广普及。由于卫星导航系统在经济以及军事上存在着无法替代的重要作用和意义，不断完善和发展BD2系统是满足我国国家安全、经济与科技发展、社会进步等各方面的必然要求。随着BD2的不断发展必将逐渐的改变现今导航定位领域各系统的使用比重，改变GPS系统的垄断地位，增强我国维护国家权益的能力，增强我国的综合国力。
　　本文以影响导航定位实时性和精度的关键因素GDOP(Geometric DilutionPrecision，几何精度因子)为线索，重点研究了卫星数、高度角和方位角、行列式值等影响GDOP值的因素，并基于这些因素与GDOP的关系提出了BD2选星算法的优化算法、BD2和GPS组合选星算法以及优化算法在车载无线视频监控系统中的应用。本文的主要工作包括:
　　1.北斗二代选星算法优化设计分析北斗二代卫星导航系统位置解算原理，推导了GDOP值的表达式，得到GDOP值卫星定位精度间的关系:GDOP值越小，定位精度越高;分析了卫星数、卫星高度角和方位角与GDOP值的关系，基于该关系提出基于高度角的北斗快速选星优化算法。仿真实验表明，基于高度角快速选星算法是一种次优的选星算法，能够均衡定位精度和实时性的要求。
　　2.北斗二代和GPS联合定位方法分析BD2和GPS系统间的差异性并基于单导航系统定位的理论基础，分析了BD2和GPS联合定位的理论模型;基于联合定位卫星数增多以及系统差异引入新的变量这一特性，提出基于行列式值的组合选星算法。实验仿真表明，该组合选星算法也是一种次优选星算法，能够根据参与位置解算卫星数目的变化满足不同定位精度的需求，同时实时性也较好。
　　3.BD2和GPS联合接收机设计与应用分析了联合卫星接收机的设计原理以及组成，使用DSP以及国产的射频接收、处理芯片完成联合接收机的设计以及选星算法和最小二乘法位置解算;将该接收机使用到车载无线视频监控系统中，利用该系统实际测试接收机定位的效果并对实验结果进行分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．3 本文研究内容及结构

1．3．1 研究内容

1．3．2 论文结构

第二章 北斗二代导航定位系统简介

2．1 北斗卫星导航系统简介

2．2 北斗二代导航系统组成

2．3 北斗二代定位误差分析

2．4 GDOP值与卫星定位精度关系

2．5 本章小结

第三章 北斗二代导航系统选星算法的优化设计

3．1 定位卫星数目与GDOP值关系

3．2 卫星高度角和方位角与GDOP值关系

3．3 传统的选星算法介绍分析

3．3．1 最佳GDOP值法

3．3．2 最大矢端多面体体积法

3．3．3 基于高度角和方位角选星算法

3．4 基于高度角的北斗快速选星算法

3．5 本章小结

第四章 北斗二代和GPS联合定位的方法

4．1 北斗二代和GPS联合定位原理

4．1．1 北斗二代和GPS的坐标系统

4．1．2 北斗二代和GPS时间系统

4．2 北斗二代和GPS联合定位基本模型

4．3 北斗二代和GPS组合选星算法

4．3．1 基于行列式值的组合选星

4．3．2 基于行列式值组合选星仿真实验

4．4 本章小结

第五章 北斗二代和GPS联合接收机设计及应用

5．1 北斗和GPS联合接收机原理

5．2 北斗和GPS联合接收机的设计

5．3 北斗二代和GPS联合接收机在ITS统中的应用

5．4 车载监控终端的外场测试结果

5．5 本章小结

第六章 全文总结及展望

6．1 全文总结

6．2 未来展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果