【摘要】：近年來(lái)，隨著GPS系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的完善以及相關(guān)的定位和制造技術(shù)的發(fā)展，GPS不僅在軍事、專業(yè)測(cè)量和授時(shí)等領(lǐng)域有著不可替代的作用，在民用領(lǐng)域也日益重要。民用的GPS芯片被嵌入到手機(jī)和汽車等各種載體，給用戶提供實(shí)時(shí)的位置信息。為了提高導(dǎo)航定位的可用性，保證在街道、樹林和室內(nèi)等有遮擋的場(chǎng)景也能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精確定位，室內(nèi)外導(dǎo)航無(wú)縫鏈接的連續(xù)性完整性研究日益成為熱點(diǎn)。 本文針對(duì)一般的車載和手持應(yīng)用，通過對(duì)室內(nèi)外導(dǎo)航信號(hào)研究，主要工作如下： （1）建立了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的矢量跟蹤的系統(tǒng)模型，推導(dǎo)了模型參數(shù)的解析表達(dá)式。在導(dǎo)航信號(hào)阻塞一段時(shí)間后再次恢復(fù)時(shí)，為了對(duì)跟蹤環(huán)路進(jìn)行新的初始化，接收機(jī)必須重新進(jìn)入捕獲階段，而捕獲需要花費(fèi)大量時(shí)間，無(wú)法提供持續(xù)的定位服務(wù)，針對(duì)上述不足，為進(jìn)一步提高惡劣環(huán)境下用戶接收機(jī)的導(dǎo)航性能，本文提出了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的矢量跟蹤技術(shù)，該技術(shù)不要外部的輔助信息，通過軟件算法深入挖掘和充分利用不同衛(wèi)星信號(hào)之間的相關(guān)信息，將信號(hào)跟蹤和定位導(dǎo)航解算合并在一起，提高了接收機(jī)每個(gè)通道跟蹤衛(wèi)星信號(hào)的能力，，使矢量跟蹤與傳統(tǒng)跟蹤方法相比，具有可以跟蹤更微弱的衛(wèi)星信號(hào)，橋接被瞬時(shí)遮擋的衛(wèi)星信號(hào)以及忍受用戶的高動(dòng)態(tài)等優(yōu)勢(shì)。 （2）提出了基于二次散射模型的基站—衛(wèi)星混合定位算法。為了保證導(dǎo)航信號(hào)的覆蓋的完整性，本文研究定位衛(wèi)星少于4顆時(shí)，如何利用地面無(wú)線設(shè)備（基站，WIFI，CELL-ID等）輔助完成定位。基于對(duì)地面無(wú)線信號(hào)傳輸特征和幾何精度因子（GDOP）的分析，本文提出了一種全新的衛(wèi)星－基站混合定位方法。該方法考慮非直達(dá)波（NLOS）的影響，將散射體作為虛擬基站，建模分析NLOS導(dǎo)致的定位誤差，并基于GDOP分析，選擇最優(yōu)的基站-衛(wèi)星定位組合，抑制多徑誤差，改善定位精度因子(DOP)。本文對(duì)算法的數(shù)學(xué)分析和仿真表明,相比于傳統(tǒng)的混合定位，該方法具有更高的定位精度和魯棒性。
[Abstract]:In recent years, with the improvement of GPS system and auxiliary system, as well as the development of related positioning and manufacturing technology, GPS not only plays an irreplaceable role in military, professional measurement and timing, but also plays an increasingly important role in civilian field. Civilian GPS chips are embedded in various carriers such as mobile phones and automobiles to provide real-time location information to users. In order to improve the usability of navigation and to ensure the accurate location in the street, forest and indoor scenes, the research on the continuity integrity of seamless links between indoor and outdoor navigation has become a hot topic day by day. The main work of this paper is as follows: (1) the system model of vector tracking based on extended Kalman filter is established. The analytical expressions of model parameters are derived. In order to initialize the tracking loop, the receiver must re-enter the acquisition stage when the navigation signal is blocked for a period of time, and the acquisition takes a lot of time and cannot provide a continuous positioning service. In order to further improve the navigation performance of user receivers in harsh environments, a vector tracking technique based on extended Kalman filter is proposed in this paper, which does not require external auxiliary information. The software algorithm is used to deeply mine and make full use of the relevant information between different satellite signals, and the signal tracking and positioning navigation solutions are combined together, which improves the ability of each channel of the receiver to track the satellite signal. Compared with the traditional tracking methods, vector tracking has the advantages of tracking weaker satellite signals, bridging the instantaneous occluded satellite signals, and tolerating the high dynamic of users. (2) A hybrid base-satellite location algorithm based on secondary scattering model is proposed. In order to ensure the integrity of navigation signal coverage, this paper studies how to use terrestrial wireless devices (base station, WIFI,CELL-ID, etc.) to complete positioning when there are fewer than 4 satellites. Based on the analysis of ground radio signal transmission characteristics and geometric precision factor (GDOP), a new method of satellite-base station hybrid location is proposed. Considering the influence of non-direct wave (NLOS), the scatterer is used as a virtual base station to model and analyze the positioning error caused by NLOS. Based on the GDOP analysis, the optimal base-satellite positioning combination is selected to suppress the multipath error. Improving location Precision Factor (DOP). The mathematical analysis and simulation of the algorithm show that this method has higher accuracy and robustness than the traditional hybrid localization method.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P228.4;TN929.5

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本文編號(hào)：2324816