【摘要】：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是我國(guó)研制的全天候的區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗系統(tǒng)和其他類似的GNSS不論是在陸地、海洋還是在天空中都已經(jīng)是獲取定位導(dǎo)航信息的最佳途徑,而且發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。然而,由于BDS/GNSS信號(hào)本身的限制和人們對(duì)位置信息越來(lái)越多樣化的需求,其在室內(nèi)定位、山谷、隧道等信號(hào)被遮擋的區(qū)域便無(wú)法滿足定位需求。偽衛(wèi)星系統(tǒng),作為一個(gè)GNSS的增強(qiáng)系統(tǒng)便可以解決這個(gè)問(wèn)題,不僅可以提供額外的類GNSS信號(hào),還可以在完全沒(méi)有GNSS信號(hào)的區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立組網(wǎng)定位。而且,偽衛(wèi)星的加入使得利用載波相位測(cè)量量進(jìn)行精密定位成為了可能,使系統(tǒng)定位精度可以達(dá)到厘米級(jí)。為了跟蹤并研究國(guó)內(nèi)外在偽衛(wèi)星領(lǐng)域先進(jìn)的研究成果,本文的研究?jī)?nèi)容主要有以下幾個(gè)方面。首先,本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外偽衛(wèi)星技術(shù)研究現(xiàn)狀的總結(jié),并結(jié)合對(duì)北斗系統(tǒng)的分析,詳細(xì)闡述了北斗偽衛(wèi)星系統(tǒng)的工作原理并對(duì)設(shè)計(jì)了其中的信號(hào)體制和導(dǎo)航電文。另外還重點(diǎn)分析了北斗偽衛(wèi)星系統(tǒng)中時(shí)間同步、整周模糊度解算、非線性濾波、組網(wǎng)布局等關(guān)鍵技術(shù)。其次,分析了偽衛(wèi)星幾何結(jié)構(gòu)對(duì)其定位性能的影響,并詳細(xì)論證了精度因子這一評(píng)價(jià)其幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的指標(biāo)。從理論上分析了偽衛(wèi)星對(duì)北斗的增強(qiáng)原理,并結(jié)合北斗星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行了精度因子的仿真分析。再次,討論了遠(yuǎn)近效應(yīng)、多徑效應(yīng)對(duì)偽衛(wèi)星布局選址的影響,并在考慮這些影響因素的情況下,以精度因子為指標(biāo),提出了一種結(jié)合懲罰因子的自適應(yīng)遺傳算法在偽衛(wèi)星布局優(yōu)化中的應(yīng)用。結(jié)果表明,該方法完全可以完成在多個(gè)限制條件下的偽衛(wèi)星布局優(yōu)化工作,其中自適應(yīng)的遺傳算法在收斂速度上更具優(yōu)勢(shì)。最后,對(duì)比分析了定位算法中線性化誤差對(duì)北斗系統(tǒng)、偽衛(wèi)星系統(tǒng)的影響。結(jié)合對(duì)線性化誤差來(lái)源的分析,分別在北斗系統(tǒng)、北斗偽衛(wèi)星系統(tǒng)場(chǎng)景下利用擴(kuò)展卡爾曼濾波、二階擴(kuò)展卡爾曼濾波、無(wú)跡卡爾曼濾波進(jìn)行了仿真分析,并對(duì)比了三者的定位精度。結(jié)果表明,在偽衛(wèi)星距接收機(jī)距離較近且偽衛(wèi)星布局不好的情況下,系統(tǒng)的非線性程度更大,此時(shí),UKF能夠提供更好的定位精度。但是當(dāng)定位星座距離接收機(jī)較遠(yuǎn)時(shí),EKF、EKF-2、UKF擁有近似的定位精度。
[Abstract]:Beidou Satellite Navigation system (BDS) is an all-weather regional satellite navigation system developed in China. Beidou system and other similar GNSS are already the best way to obtain navigation information on land, sea and sky, and play a more and more important role. However, due to the limitation of the BDS/GNSS signal itself and the increasingly diversified demand for location information, it is not possible to meet the location requirements in the areas where the indoor location, valley, tunnel and other signals are occluded. Pseudo-satellite system, as a GNSS enhancement system, can solve this problem. It can not only provide additional GNSS-like signals, but also provide independent network positioning in areas without GNSS signals. Moreover, the addition of pseudo-satellite makes it possible to use carrier phase measurement for precise positioning, so that the positioning accuracy of the system can reach centimeter level. In order to track and study the advanced research results in the field of pseudosatellite at home and abroad, the main contents of this paper are as follows. Firstly, through summarizing the research status of pseudo-satellite technology at home and abroad, and combining with the analysis of Beidou system, this paper expounds the working principle of Beidou pseudo-satellite system in detail, and designs the signal system and navigation message among them. In addition, the key technologies of Beidou pseudo-satellite system, such as time synchronization, integer ambiguity resolution, nonlinear filtering, network layout and so on, are also analyzed. Secondly, the influence of pseudo-satellite geometric structure on its positioning performance is analyzed, and the precision factor, which is an index to evaluate its geometric structure, is demonstrated in detail. In this paper, the enhancement principle of pseudo-satellite to Beidou is analyzed theoretically, and the precision factor is simulated and analyzed with the data of Beidou ephemeris. Thirdly, the effects of near-far effect and multi-path effect on the location of pseudo-satellite are discussed, and the precision factor is taken as an index when these factors are taken into account. In this paper, an adaptive genetic algorithm combined with penalty factor is proposed to optimize the placement of pseudo-satellites. The results show that the proposed method can be used to optimize the pseudo-satellite layout under multiple constraints, and the adaptive genetic algorithm has more advantages in the convergence rate. Finally, the influence of linearization error on Beidou system and pseudo-satellite system is analyzed. Combined with the analysis of the source of linearization error, the extended Kalman filter, the second-order extended Kalman filter and the unscented Kalman filter are simulated in Beidou system and Beidou pseudo-satellite system respectively. The positioning accuracy of the three methods is compared. The results show that when the pseudo-satellite is close to the receiver and the pseudo-satellite layout is not good, the nonlinear degree of the system is greater, and the UKF can provide better positioning accuracy. However, when the constellation is far away from the receiver, EKF,EKF-2,UKF has an approximate positioning accuracy.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN967.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孟世杰;苑克劍;韓明;;Locata定位系統(tǒng)整周模糊度在線解算[J];電光與控制;2016年03期

2 李東新;彭云;常青;李晶;于淵;;基于粒子群算法的偽衛(wèi)星布站優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];導(dǎo)航定位與授時(shí);2015年05期

3 單正英;韓厚增;姜昆;;露天礦定位的GNSS/偽衛(wèi)星結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年07期

4 徐菁;;“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件解讀[J];國(guó)際太空;2013年04期

5 鄧中亮;余彥培;袁協(xié);萬(wàn)能;楊磊;;室內(nèi)定位現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)研究(英文)[J];中國(guó)通信;2013年03期

6 段文偉;于龍洋;張波;李署堅(jiān);;小生境遺傳算法在偽衛(wèi)星布站中的應(yīng)用[J];電子測(cè)量技術(shù);2012年10期

7 樊蓉;孟覺(jué);鄔蒙;劉保軍;;臨近空間偽衛(wèi)星區(qū)域獨(dú)立組網(wǎng)布局研究[J];測(cè)繪科學(xué);2012年03期

8 王暉輝;戰(zhàn)興群;翟傳潤(rùn);;地面?zhèn)涡l(wèi)星測(cè)試環(huán)境中關(guān)于選址系統(tǒng)的建模仿真[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2009年02期

9 范煒;李勇;;近似二階擴(kuò)展卡爾曼濾波方法研究[J];空間控制技術(shù)與應(yīng)用;2009年01期

10 高為廣;潘娜娜;張曉東;;改進(jìn)的迭代EKF算法在偽衛(wèi)星定位中的應(yīng)用[J];測(cè)繪科學(xué);2008年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 周巍;北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精密定位理論方法研究與實(shí)現(xiàn)[D];解放軍信息工程大學(xué);2013年

2 徐洪亮;GNSS性能增強(qiáng)技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2013年

3 劉超;礦區(qū)GPS變形監(jiān)測(cè)及其偽衛(wèi)星增強(qiáng)技術(shù)[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2011年

4 萬(wàn)曉光;偽衛(wèi)星組網(wǎng)定位技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

5 姚金杰;基于地面基站的目標(biāo)定位技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2011年

6 汪秋婷;自適應(yīng)抗差UKF在衛(wèi)星組合導(dǎo)航中的理論與應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2010年

7 王暉輝;偽衛(wèi)星增強(qiáng)GPS技術(shù)及應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 楊鑫;LOCATA系統(tǒng)定位算法研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 朱國(guó)緯;基于FPGA的Locata系統(tǒng)定位接收機(jī)設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2015年

3 代汶洲;LOCATA系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及收發(fā)機(jī)發(fā)射模塊設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2015年

4 何夏;基于臨近空間組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的偽衛(wèi)星導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 王玲玲;偽衛(wèi)星增強(qiáng)北斗系統(tǒng)性能分析及組網(wǎng)技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

6 史海青;北斗偽衛(wèi)星空基增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與高精度動(dòng)態(tài)時(shí)間同步[D];南京航空航天大學(xué);2014年

7 趙彥青;北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位算法研究和GDOP分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

8 胡漢;信息融合技術(shù)在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

9 孟鍵;偽衛(wèi)星定位技術(shù)與組網(wǎng)配置研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：2472254