本文關(guān)鍵詞：基于非合作導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的無碼多普勒定軌研究

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【摘要】：衛(wèi)星軌道參數(shù)的確定是衛(wèi)星應(yīng)用的基礎(chǔ)�？臻g技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)衛(wèi)星軌道確定的實(shí)時(shí)性、自主性、精度和可靠性的要求也越來越高。同時(shí),隨著衛(wèi)星數(shù)目的不斷增多與空間安全需求,衛(wèi)星自主定軌技術(shù)已經(jīng)引起了人們的重視,是未來定軌方式的發(fā)展趨勢。本文提出了一種基于非合作導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)和無碼多普勒測速原理的軌道測定方法,主要內(nèi)容如下:為了在無碼條件下獲取較高精度的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的載波多普勒頻移,首先分析了導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的結(jié)構(gòu)、下變頻原理及消碼過程;然后提出了一種基于相位補(bǔ)償及數(shù)據(jù)塊累加來增強(qiáng)信號(hào),并結(jié)合FFT算法估計(jì)載波頻率初值的方法;其次闡述了無碼載波跟蹤環(huán)路的工作原理,分析了在軌條件下多普勒頻移對(duì)環(huán)路跟蹤性能的影響;為了減小相近載波頻率對(duì)跟蹤結(jié)果的影響,提出并確定了環(huán)路的隔離度及隔離頻率,并在此基礎(chǔ)上,分析了環(huán)路階數(shù)及參數(shù)的選擇原則;最后,通過相位微分精密測量載波頻率。仿真表明,在軌條件下,載波頻率初值估計(jì)技術(shù)能夠估計(jì)出滿足跟蹤環(huán)路帶寬要求的頻率初值;無碼載波跟蹤技術(shù)可以獲取滿足定軌精度要求的載波頻率。為了解決無碼條件下的導(dǎo)航衛(wèi)星識(shí)別問題,提出了一種基于多普勒頻移特征的導(dǎo)航星識(shí)別方法:由無碼載波跟蹤環(huán)路可以獲取多普勒頻移實(shí)測值,由初始軌道參數(shù)及上注的導(dǎo)航星星歷可以計(jì)算多普勒頻移先驗(yàn)值;以實(shí)現(xiàn)兩組頻率一致對(duì)應(yīng)為準(zhǔn)則,研究并對(duì)比了基于三分法和二分法的快速估計(jì)頻差的匹配算法;建立了易于計(jì)算、誤匹配率低的匹配指標(biāo),并采用全局匹配、局部剔除的策略提高衛(wèi)星識(shí)別的全局可信度;最后仿真表明,新提出的導(dǎo)航星識(shí)別匹配方案可行并具有一定的正確識(shí)別度,可以作為現(xiàn)有衛(wèi)星識(shí)別技術(shù)的補(bǔ)充。在高精度定軌方面,本文利用復(fù)雜度適中的衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)模型建立了狀態(tài)方程,利用載波頻率測量系統(tǒng)獲取的多普勒頻移建立量測方程,設(shè)計(jì)EKF濾波器用于低軌衛(wèi)星軌道參數(shù)的估計(jì);仿真分析了初軌誤差、導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)目及觀測精度對(duì)定軌結(jié)果的影響。最后,本文設(shè)計(jì)并搭建了基于非合作導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的無碼多普勒定軌的半物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對(duì)其關(guān)鍵算法進(jìn)行了物理驗(yàn)證。本文定軌方案為用戶衛(wèi)星在偽碼未知的條件下,實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠的定軌提供一種技術(shù)思路,有望成為現(xiàn)有自主定軌技術(shù)的補(bǔ)充。
【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)航衛(wèi)星 無碼 多普勒定軌 鎖相環(huán) 頻率初值估計(jì) 衛(wèi)星識(shí)別 擴(kuò)展卡爾曼濾波
【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】：2016
【分類號(hào)】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 研究背景及意義14-16
• 1.2 多普勒定軌的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 無碼載波恢復(fù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 GNSS信號(hào)頻點(diǎn)的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 本文的主要內(nèi)容21-23
• 第二章 基于在軌條件下的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)無碼載波恢復(fù)技術(shù)研究23-43
• 2.1 引言23
• 2.2 導(dǎo)航衛(wèi)星中頻信號(hào)及其消碼處理23-25
• 2.2.1 導(dǎo)航衛(wèi)星中頻信號(hào)的結(jié)構(gòu)23-24
• 2.2.2 導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的下變頻過程24-25
• 2.2.3 導(dǎo)航衛(wèi)星中頻信號(hào)的消碼處理25
• 2.3 在軌條件下無碼載波頻率初值估計(jì)技術(shù)25-28
• 2.4 在軌條件下的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)無碼載波恢復(fù)方案28-35
• 2.4.1 導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)無碼載波恢復(fù)方案28-30
• 2.4.2 無碼載波跟蹤環(huán)路的參數(shù)選擇30-34
• 2.4.3 相位微分獲取載波頻率34-35
• 2.5 無碼載波頻率初值估計(jì)及載波恢復(fù)的仿真與驗(yàn)證35-42
• 2.5.1 仿真平臺(tái)的搭建及中頻信號(hào)的仿真35-38
• 2.5.2 基于相位補(bǔ)償、數(shù)據(jù)塊累加的載波頻率初值估計(jì)算法的仿真驗(yàn)證38-40
• 2.5.3 導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)無碼載波恢復(fù)技術(shù)的仿真與驗(yàn)證40-42
• 2.6 本章小結(jié)42-43
• 第三章 基于多普勒頻移的導(dǎo)航星識(shí)別匹配技術(shù)研究43-50
• 3.1 引言43
• 3.2 基于多普勒頻移特征的導(dǎo)航星識(shí)別原理43-44
• 3.3 基于頻移特征的導(dǎo)航星識(shí)別算法的優(yōu)化44-46
• 3.3.1 基于三分法的衛(wèi)星識(shí)別及頻差估計(jì)算法45
• 3.3.2 基于二分法的衛(wèi)星識(shí)別及頻差估計(jì)算法45-46
• 3.4 基于頻移特征的導(dǎo)航星識(shí)別匹配技術(shù)的仿真與驗(yàn)證46-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 基于EKF的無碼多普勒高精度定軌算法研究50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 基于多普勒頻移的高精度定軌算法的研究50-56
• 4.2.1 擴(kuò)展卡爾曼濾波算法51-52
• 4.2.2 基于衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方程的系統(tǒng)模型52-54
• 4.2.3 基于載波頻率測量系統(tǒng)的觀測模型54-56
• 4.3 仿真與定軌誤差分析56-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第五章 無碼多普勒定軌研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與算法驗(yàn)證62-69
• 5.1 引言62
• 5.2 無碼多普勒定軌半物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)62-65
• 5.2.1 總體實(shí)驗(yàn)框架62-63
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成63-65
• 5.3 非合作導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的獲取及載波跟蹤的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證65-68
• 5.3.1 非合作導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)獲取與分析65-66
• 5.3.2 基于中頻衛(wèi)星信號(hào)的無碼載波跟蹤環(huán)路的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 全文總結(jié)與展望69-71
• 6.1 本文工作總結(jié)69-70
• 6.2 工作展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-76
• 在學(xué)期間的研究成果及學(xué)術(shù)論文情況76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1098766