本文關(guān)鍵詞：光載GPS一機(jī)多天線系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于GPS的姿態(tài)測(cè)量和變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有速度快、精度高、可連續(xù)工作等特點(diǎn),已受到人們的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)GPS測(cè)量系統(tǒng)需用多根天線和多個(gè)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)載波相位數(shù)據(jù)的采集和基線向量的解算,并且天線和接收機(jī)間采用電纜連接,因此損耗大、易受電磁干擾且費(fèi)用高昂,嚴(yán)重限制了系統(tǒng)的測(cè)量范圍和測(cè)量精度。針對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量結(jié)構(gòu)存在的這些問(wèn)題,本文采用光纖代替電纜實(shí)現(xiàn)天線與接收機(jī)之間低損耗、抗電磁干擾的連接,構(gòu)建了一種光載GPS一機(jī)多天線系統(tǒng)。圍繞該系統(tǒng),本文對(duì)基線向量的解算原理、一機(jī)多天線接收機(jī)的設(shè)計(jì)、光載GPS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和相對(duì)硬件延時(shí)的監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。首先,對(duì)基線向量解算的基本原理進(jìn)行了理論分析,重點(diǎn)分析了觀測(cè)方程的線性化、矩陣化,整周模糊度的固定算法等;然后借助于通用軟件無(wú)線電平臺(tái),通過(guò)引入多個(gè)同步解算模塊,設(shè)計(jì)了一個(gè)一機(jī)多天線的接收機(jī),避免了傳統(tǒng)“一機(jī)多天線系統(tǒng)”中信號(hào)切換引入的周跳,為基線向量的解算提供了直接的數(shù)據(jù)來(lái)源。其次,本文構(gòu)建了一個(gè)基于馬赫增德爾調(diào)制器的光載GPS系統(tǒng),并測(cè)量了在150m和2km長(zhǎng)光纖下,2.25m、40m和110m左右長(zhǎng)基線的長(zhǎng)度變化情況;同時(shí)測(cè)量了零基線的三維坐標(biāo)變化情況。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析表明:本文設(shè)計(jì)的光載GPS一機(jī)多天線系統(tǒng)能夠有效的解算出基線向量,并且基線向量水平方向、垂直方向和基線長(zhǎng)度測(cè)量精度均達(dá)到毫米量級(jí)。最后,本文還構(gòu)建測(cè)試系統(tǒng)對(duì)光下變頻的光載GPS系統(tǒng)進(jìn)行了研究,成功輸出了9.42MHz的GPS中頻信號(hào),對(duì)2.25m長(zhǎng)基線進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量誤差小至毫米級(jí)。另外本文利用本振信號(hào)在光纖中的雙向傳輸,實(shí)現(xiàn)了相對(duì)硬件延時(shí)的監(jiān)測(cè)模型,光纖長(zhǎng)度變化精度控制在毫米級(jí),為垂直方向測(cè)量精度的提高提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：GPS 基線向量 光纖 一機(jī)多天線接收機(jī) 相對(duì)硬件延時(shí)監(jiān)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P228.4
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-10
• 注釋表10-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.2 光載GPS的優(yōu)勢(shì)和關(guān)鍵問(wèn)題13-15
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容和特色15-16
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)16-17
• 第二章 基線向量解算原理17-28
• 2.1 GPS信號(hào)與導(dǎo)航電文組成17-18
• 2.2 單點(diǎn)定位基本原理18-19
• 2.3 載波相位測(cè)量原理19-21
• 2.4 載波相位觀測(cè)方程線性化21-22
• 2.5 載波相位差分方程22-24
• 2.5.1 單差觀測(cè)方程22-23
• 2.5.2 雙差觀測(cè)方程23-24
• 2.5.3 三差觀測(cè)方程24
• 2.6 雙差觀測(cè)方程解算流程24-26
• 2.7 整周模糊度解算26-27
• 2.8 本章小結(jié)27-28
• 第三章 一機(jī)多天線接收機(jī)的設(shè)計(jì)28-40
• 3.1 軟件無(wú)線電平臺(tái)資源配置28-29
• 3.2 射頻前端模塊29-30
• 3.3 基帶信號(hào)處理模塊30-33
• 3.3.1 載波NCO模塊31
• 3.3.2 碼NCO模塊和偽距測(cè)量模塊31
• 3.3.3 復(fù)相位旋轉(zhuǎn)下變頻模塊31-32
• 3.3.4 衛(wèi)星CA碼產(chǎn)生模塊32
• 3.3.5 碼相關(guān)模塊32-33
• 3.3.6 幀同步解調(diào)模塊33
• 3.4 環(huán)路捕獲跟蹤和定位解算模塊33-37
• 3.5 一機(jī)多天線接收機(jī)結(jié)構(gòu)配置37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第四章 光載GPS系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn)分析40-53
• 4.1 直調(diào)激光器用于單點(diǎn)定位的分析40-42
• 4.1.1 激光器驅(qū)動(dòng)電流與輸出光功率關(guān)系40-41
• 4.1.2 直調(diào)激光器響應(yīng)曲線41
• 4.1.3 直調(diào)激光器驅(qū)動(dòng)電流與觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)關(guān)系41-42
• 4.2 光載GPS系統(tǒng)的構(gòu)建42-46
• 4.2.1 MZM的調(diào)制原理分析42-44
• 4.2.2 光載GPS系統(tǒng)的原理44-45
• 4.2.3 放大器增益動(dòng)態(tài)范圍分析45-46
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析46-52
• 4.3.1 短基線測(cè)量結(jié)果分析46-48
• 4.3.2 零基線測(cè)量結(jié)果分析48-50
• 4.3.3 基線向量水平和垂直方向測(cè)量精度分析50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 基于光下變頻的光載GPS系統(tǒng)和硬件延時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究53-64
• 5.1 硬件延時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)測(cè)量精度的理論分析53-54
• 5.2 基于光下頻的光載GPS系統(tǒng)54-57
• 5.2.1 光下變頻和硬件延時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)原理54-55
• 5.2.2 GPS中頻信號(hào)產(chǎn)生原理分析55-57
• 5.3 系統(tǒng)鏈路性能分析57-60
• 5.3.1 系統(tǒng)鏈路性能仿真分析57-58
• 5.3.2 系統(tǒng)鏈路性能實(shí)驗(yàn)分析58-60
• 5.3.3 光下變頻系統(tǒng)用于基線測(cè)量60
• 5.4 硬件延時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)60-63
• 5.4.1 本振信號(hào)的輸出結(jié)果分析60-61
• 5.4.2 相對(duì)硬件延時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果61-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 致謝72-73
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

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本文編號(hào)：452134