本文關(guān)鍵詞：城區(qū)復(fù)雜場(chǎng)景中的GNSS性能建模預(yù)測(cè)及評(píng)估研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)在軍用、民用領(lǐng)域具有不可替代的作用。在民用領(lǐng)域,GNSS在城區(qū)應(yīng)用最為廣泛。各大城市中心通常高樓林立,GNSS信號(hào)極可能被高樓阻擋,使可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量減少。同時(shí),GNSS信號(hào)遭受各種建筑物表面反射的概率很大,多徑現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)相當(dāng)頻繁和嚴(yán)重。評(píng)估城區(qū)環(huán)境中GNSS的性能和研究提升GNSS在城區(qū)環(huán)境中性能的方法,不僅可以推動(dòng)GNSS在城區(qū)環(huán)境下的發(fā)展與應(yīng)用,而且也為我國(guó)北斗系統(tǒng)在民用方面的建設(shè)提供參考。本文首先簡(jiǎn)要介紹了GNSS的系統(tǒng)組成及定位原理。從信號(hào)源、信道、接收機(jī)三個(gè)方面詳細(xì)分析了GNSS的誤差來(lái)源,為分析城區(qū)環(huán)境下GNSS性能特點(diǎn)奠定了理論基礎(chǔ)。在分析和總結(jié)經(jīng)典的GNSS性能指標(biāo)基礎(chǔ)上,本文基于平行遞推模型,提出了一種針對(duì)城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下GNSS性能的指標(biāo),即“城區(qū)GNSS平行遞推模型”�；诔菂^(qū)民用用戶對(duì)GNSS的需求,分析實(shí)時(shí)性、魯棒性、實(shí)用性三個(gè)指標(biāo)和航空導(dǎo)航性能指標(biāo)(Required Navigation Performance,RNP)的關(guān)系。建立了導(dǎo)航信號(hào)相關(guān)性能的評(píng)估指標(biāo)模型,研究信號(hào)性能影響機(jī)制以及評(píng)估方法。對(duì)三個(gè)典型導(dǎo)航系統(tǒng)在B1頻點(diǎn)的GNSS信號(hào),針對(duì)精度、抗多徑性能、抗干擾性能以及兼容性能四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。基于電磁波傳播理論,通過(guò)對(duì)一個(gè)真實(shí)的城區(qū)復(fù)雜環(huán)境建立其對(duì)應(yīng)的電磁波傳播模型,詳細(xì)分析了該典型城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下GNSS的性能特點(diǎn)。針對(duì)城區(qū)復(fù)雜環(huán)境提出了一種新的選星方法。該方法通過(guò)3D地圖輔助首先剔除被遮擋的衛(wèi)星,再通過(guò)仰角方位角選星法選星,一定程度上抑制了多徑效應(yīng)。通過(guò)建立一個(gè)典型的城區(qū)峽谷模型,對(duì)幾種選星方法進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明,該方法DOP計(jì)算結(jié)果和傳統(tǒng)仰角方位角選星法最為接近,且計(jì)算量比前者小大約25%。本文深入研究了提升城市峽谷中GNSS性能的算法:陰影匹配。利用采集的GPS+GLONASS星歷,建立了一個(gè)理想的陰影匹配模型,研究了大樓高度、街道寬度與可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量的關(guān)系。本文實(shí)現(xiàn)了陰影匹配算法,驗(yàn)證了該算法的有效性。針對(duì)該算法的一維搜索法在選取參考點(diǎn)時(shí)的局限性,本文并提出了一種螺旋二維搜索法。利用實(shí)際采集到的NEMA數(shù)據(jù)以及星歷數(shù)據(jù),結(jié)合百度地圖、E都市三維地圖對(duì)陰影匹配的效果進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。實(shí)際驗(yàn)證了陰影匹配在城區(qū)街道環(huán)境中對(duì)定位精度的提升,并獲取了一個(gè)計(jì)算實(shí)測(cè)GNSS直視信號(hào)強(qiáng)度閾值的典型值。鑒于陰影匹配對(duì)GNSS定位具有輔助作用,首次提出了陰影匹配與當(dāng)下流行的輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Assisted Global Positioning System,A-GPS)融合的概念,分析了融合的原因、可能性、不足。綜合考慮陰影匹配的計(jì)算量、存儲(chǔ)量、網(wǎng)絡(luò)傳輸速率等方面提出了基于MS-Based方式的融合設(shè)計(jì)。針對(duì)當(dāng)下流行的MS-Assisted方式,結(jié)合安卓系統(tǒng)自身特點(diǎn),提出了陰影匹配算法的軟件構(gòu)架設(shè)計(jì)。最后,對(duì)全文的研究工作進(jìn)行總結(jié),并指出今后工作中進(jìn)一步研究的方向。
【關(guān)鍵詞】：全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 城區(qū)復(fù)雜環(huán)境 性能評(píng)估 陰影匹配 A-GPS
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P228.4;TN967.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 縮略詞表15-16
• 第一章 緒論16-21
• 1.1 引言16-17
• 1.2 選題的目的和意義17-18
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)18-19
• 1.4 本文主要工作及內(nèi)容安排19-21
• 第二章 GNSS系統(tǒng)組成及誤差分析21-30
• 2.1 GPS系統(tǒng)組成及定位原理簡(jiǎn)介21-26
• 2.1.1 GPS系統(tǒng)組成簡(jiǎn)介21-22
• 2.1.2 GPS信號(hào)及導(dǎo)航電文格式22-25
• 2.1.3 偽距定位原理25-26
• 2.2 GNSS誤差分析26-29
• 2.2.1 與衛(wèi)星相關(guān)的誤差26-27
• 2.2.2 與傳播途徑相關(guān)的誤差27-29
• 2.2.3 與接收機(jī)相關(guān)的誤差29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 城區(qū)環(huán)境下GNSS性能指標(biāo)與評(píng)估方法30-53
• 3.1 GNSS系統(tǒng)性能建模30-36
• 3.1.1 GNSS系統(tǒng)性能指標(biāo)分析30-31
• 3.1.2 GNSS性能評(píng)估模型31-33
• 3.1.3 城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下GNSS性能評(píng)估模型33-34
• 3.1.4 實(shí)時(shí)性、魯棒性、實(shí)用性指標(biāo)分析及評(píng)估方法34-36
• 3.2 GNSS信號(hào)性能評(píng)估方法研究36-52
• 3.2.1 GNSS信號(hào)性能分析36-37
• 3.2.2 GNSS信號(hào)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)37-47
• 3.2.3 GNSS信號(hào)性能評(píng)估47-52
• 3.3 本章小結(jié)52-53
• 第四章 城區(qū)環(huán)境下GNSS性能特性與選星研究53-67
• 4.1 城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下無(wú)線電場(chǎng)景建模53-56
• 4.1.1 無(wú)線通信的特點(diǎn)53-54
• 4.1.2 無(wú)線通信的影響因素54-55
• 4.1.3 城區(qū)GNSS無(wú)線信道分析55-56
• 4.2 城區(qū)環(huán)境下選星算法研究與仿真56-66
• 4.2.1 精度因子DOP的推導(dǎo)56-58
• 4.2.2 傳統(tǒng)選星方法原理58-59
• 4.2.3 一種應(yīng)用于城區(qū)環(huán)境的選星法59-62
• 4.2.4 計(jì)算與仿真分析62-66
• 4.3 本章小結(jié)66-67
• 第五章 陰影匹配在城市峽谷中的應(yīng)用研究67-91
• 5.1 陰影匹配建模與驗(yàn)證67-83
• 5.1.1 衛(wèi)星可見(jiàn)度建模與仿真68-70
• 5.1.2 陰影匹配算法驗(yàn)證70-76
• 5.1.3 陰影匹配算法改進(jìn)76-77
• 5.1.4 陰影匹配實(shí)測(cè)77-83
• 5.2 陰影匹配與AGPS融合設(shè)計(jì)83-90
• 5.2.1 陰影匹配與A-GPS融合需求分析84-85
• 5.2.2 陰影匹配與兩種方式A-GPS融合設(shè)計(jì)85-90
• 5.3 本章小結(jié)90-91
• 第六章 總結(jié)與展望91-93
• 6.1 研究成果總結(jié)91
• 6.2 研究工作展望91-93
• 致謝93-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 攻碩期間取得的與學(xué)位論文相關(guān)的研究成果98-99

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