【摘要】：基于位置的服務(wù)己融入人們生活,而室內(nèi)高精度位置服務(wù)是目前重點(diǎn)發(fā)展方向之一。室內(nèi)環(huán)境無法接收到GNSS信號(hào),限制了 GNSS定位的應(yīng)用,定位手段如藍(lán)牙、WIFI、RFID、光源定位、磁場定位、慣性導(dǎo)航等方式單一手段均有明顯的優(yōu)缺點(diǎn),目前常采用多種手段組合的方式來進(jìn)行綜合定位,精度為米級(jí),難以滿足用戶的高精度需求。偽衛(wèi)星室內(nèi)定位可提供載波相位觀測量,通過載波相位差分定位的方式可達(dá)到厘米級(jí)定位精度。目前許多應(yīng)用和終端都集成了 GNSS定位功能,偽衛(wèi)星接收機(jī)由于與GNSS接收機(jī)結(jié)構(gòu)一致,在硬件普及和室內(nèi)外無縫定位方面具有較大優(yōu)勢。但目前偽衛(wèi)星室內(nèi)定位在應(yīng)用中面臨著時(shí)間同步、遠(yuǎn)近效應(yīng)、多徑復(fù)雜、信號(hào)易被遮擋、環(huán)路易失鎖等問題,發(fā)展受到一定限制。1)利用基于通用硬件的軟件接收機(jī)平臺(tái),來研究上述偽衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)高精度定位的難題。本文詳細(xì)介紹了載波相位觀測值的提取與偽衛(wèi)星環(huán)境下的觀測值整秒輸出,在室內(nèi)環(huán)境下通過載波相位差分實(shí)現(xiàn)了偽衛(wèi)星高精度定位。2)室內(nèi)環(huán)境具有以下特點(diǎn):室內(nèi)反射物多、多徑信號(hào)多為近程反射信號(hào)、反射信號(hào)MDR(反射信號(hào)與直射信號(hào)能量比值)較大,形成了更為復(fù)雜的室內(nèi)多徑場景和現(xiàn)象:a)當(dāng)反射信號(hào)MDR較大且與直射信號(hào)相位相差180度時(shí)會(huì)造成接收機(jī)天線接收到的合成信號(hào)能量大幅度下降,引起接收機(jī)環(huán)路失鎖,使得載波相位觀測值中的整周計(jì)數(shù)發(fā)生中斷。b)由于反射信號(hào)的相位與直射信號(hào)不同,造成合成信號(hào)的載波與實(shí)際相位值有一定偏差。當(dāng)接收機(jī)保持直射信號(hào)跟蹤時(shí),若反射信號(hào)與直射信號(hào)相位相差90度時(shí),合成信號(hào)載波相位會(huì)產(chǎn)生最大45度的誤差。為了減少現(xiàn)象a)的發(fā)生,基于軟件接收機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)了雙天線接收機(jī)。雙天線距離為載波波長的一半,以避免兩個(gè)天線相位差都相差180度,并可結(jié)合電子羅盤或其他定向手段來實(shí)現(xiàn)環(huán)路和觀測值的組合。通過室內(nèi)環(huán)境實(shí)測證明該方法降低了接收機(jī)在運(yùn)動(dòng)時(shí)信號(hào)失鎖和發(fā)生周跳的幾率,保證了載波相位觀測值的穩(wěn)定輸出。3)設(shè)計(jì)了一種雙天線干涉測量接收機(jī),該接收機(jī)利用雙天線的相位差來實(shí)現(xiàn)干涉定位。該方法具有無需基準(zhǔn)站的架設(shè)、無需偽衛(wèi)星之間時(shí)鐘同步、無需求解整周模糊度等優(yōu)點(diǎn),在小范圍標(biāo)定后能夠?qū)崿F(xiàn)亞米級(jí)定位精度,優(yōu)于偽距定位精度,可單獨(dú)定位或作為載波相位觀測的輔助,可輔助接收機(jī)縮小整周模糊度搜索的范圍。通過仿真與實(shí)測證明了該方法的可行性,可作為現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)的有效補(bǔ)充。4)多徑合成信號(hào)模型主要由三個(gè)參數(shù)組成:能量比、時(shí)間延遲和相位差。有研究利用GNSS信號(hào)的極化特性和雙極性天線來探測直射信號(hào)和反射信號(hào)的載噪比(CNO),根據(jù)載噪比之差來反映能量比,以評估直射信號(hào)受反射信號(hào)的影響程度。對現(xiàn)有采用商用接收機(jī)雙極性天線進(jìn)行多路徑探測的不足進(jìn)行了分析,設(shè)計(jì)了輔助環(huán)路的雙極性天線接收機(jī):1)利用輔助環(huán)路實(shí)現(xiàn)對反射信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測,避免接收機(jī)對反射信號(hào)跟蹤不及時(shí)、無法持續(xù)輸出載噪比信息。2)改良了載噪比之差探測多路徑的模型,對反射信號(hào)的能量進(jìn)行分解,只提取環(huán)路中對直射信號(hào)造成影響的反射信號(hào)能量,使得該方法更加可靠。3)利用輔助環(huán)路來估算合成信號(hào)的時(shí)間延遲與相位差,利用能量比、時(shí)間延遲、相位差三個(gè)參數(shù)綜合對多徑合成信號(hào)建模,在多徑信號(hào)的探測的基礎(chǔ)上,為實(shí)現(xiàn)載波相位觀測值的恢復(fù)提供參數(shù)。偽衛(wèi)星高精度定位具有接收機(jī)與GNSS接收機(jī)結(jié)構(gòu)一致的優(yōu)勢,可提供高精度觀測量和位置信息,雖然目前單獨(dú)進(jìn)行商業(yè)化使用還有很多難點(diǎn)和缺點(diǎn),但在多傳感器融合定位中,可起到提高整個(gè)系統(tǒng)精度的作用。所以,本文對上述問題的研究,可以改善偽衛(wèi)星高精度定位的使用環(huán)境和效果,提高其整體可用性,一方面可在特定的使用場景中單獨(dú)實(shí)現(xiàn)高精度室內(nèi)定位,另一方面可在復(fù)雜使用場景中為多種手段的融合定位提供高精度的時(shí)間、位置和速度基準(zhǔn)。
【圖文】：

武漢大學(xué)博士學(xué)位論文１／１００￣１／１０，則利用Ｃ／Ａ碼測距時(shí)，測距誤差為０．２９３￣２．９３ｍ。逡逑ＩＣＤ－２００中定義的Ｃ／Ａ碼生成器能產(chǎn)生１０２３個(gè)獨(dú)立的Ｇｏｌｄ碼，加上兩基本的ｍ序列，共為１０２５個(gè)序列。其中５１２種是不平衡的，不平衡碼易受窄帶干擾，大多數(shù)接收機(jī)都不能接收ｍ序列，ＩＣＤ－２００將剩下的５１１個(gè)平衡保留了邋３６個(gè)給ＧＰＳ衛(wèi)星用，在剩下的４７５個(gè)中，將互相關(guān)特性最好的１０個(gè)給了從地球同步衛(wèi)星進(jìn)行廣播的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)（ＷＡＡＳ）使用，還剩下的４６５Ｃ／Ａ碼可以分配給偽衛(wèi)星使用，但是其性能較差。其中ＰＲＮ３３，３４，邋３５，邋３６，逡逑３７可供偽衛(wèi)星信號(hào)用。逡逑１２００邋邐邐邐邐邐邐邐逡逑

逑式中，／？為截取點(diǎn)，表示從Ｗｅｉｌ碼的第ｐ位開始截取，取值范圍為１？Ｎ。逡逑ｗｅｉｌ碼如圖２－２ａ上圖所示，其中每個(gè)碼片由兩個(gè)點(diǎn)表示，采樣率２．０４６ＭＨｚ。逡逑然后ＢＯＣ邋（１，邋１）調(diào)制子載波。子載波如圖２－２ａ中圖所示，采樣率２．０４６ＭＨｚ。逡逑調(diào)制后得到圖２－２ａ下圖所示的ｃｏｄｅ。ＢＯＣ邋（１，邋１）可參考圖２－２ａ，而ＢＯＣ邋（６，逡逑１）的生成方式如圖２－２ｂ所示：ｗｅｉｌ碼如圖２－２ｂ上圖所示，其中每個(gè)碼片由逡逑１２個(gè)點(diǎn)表示，采樣率１２．２７６ＭＨｚ。子載波如圖２－２ｂ中圖所示，采樣率１２．２７６ＭＨｚ。逡逑調(diào)制后得到圖２－２ｂ下圖所示的ｃｏｄｅ。逡逑２ｍ，２邐２ｍ：１２逡逑．；ＵＪＩＭＬＴＵＩＭＪ邐．．．．．．：．．．．．．．．．：．．．．．．．．．．．．．：．．．．．．．．．ｎ邋—．．．ｆ逡逑０邐１０邐２０３０４０５０６０７０６０９０邐１００邐０邐１０邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０邐８０邐９０邐１００逡逑０邐１０邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０邐８０邐９０邐１００邐０邐１０邐２０邐Ｘ邐４０邐５０邐６０邐７０邐００邐９０邐１００逡逑２ｍ：２，，ｎ：１邐２ｍ：１２，ｎ：１逡逑０邐１０邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０邐８０邐９０邐１００邐０邐１０邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０邐８０邐９０邐１００逡逑ａ）Ｂ０Ｃ（１
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN967.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2686153