本文關(guān)鍵詞：GNSS和INS導航系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的算法研究

  更多相關(guān)文章： GPS中頻數(shù)字信號模擬 慣導解算 捕獲 跟蹤 Matlab

【摘要】：全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)是一種無線電導航系統(tǒng)。雖然整個全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)造價昂貴,但單個用戶接收機造價便宜,能在廣大民眾中得到普及,且其導航精度不隨時間而降低。但由于全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)是利用無線電媒介來實現(xiàn)導航,所以在無線電波不能傳播的地方無法實現(xiàn)定位導航功能。在電磁環(huán)境復雜的情況下(如山區(qū)存在的多路徑干擾、人為施加的電磁干擾),全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的性能也將受到影響。慣性導航系統(tǒng)(INS)是一種不依賴外界的全封閉式導航系統(tǒng),其具有不依賴外界條件、不怕干擾、系統(tǒng)穩(wěn)定、短期導航精度高等優(yōu)點,但具有累計誤差和造價昂貴等缺點。鑒于慣性導航系統(tǒng)與全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有優(yōu)勢互補的特性,綜合這兩種導航系航的組合導航系統(tǒng)具有比它們?nèi)我鈫我幌到y(tǒng)更佳的導航性能。首先,本文以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)作為作為研究對象,對其全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的工作原理進行系統(tǒng)的了解和研究。在前人研究的基礎上,對衛(wèi)星信號傳輸時間的計算方法進行了改進,與他人研究成果比較,精度有所提高,對高精度靜態(tài)定位導航技術(shù)具有一定的指導意義。設計了一種可調(diào)階數(shù)的滑動牛頓內(nèi)插計算方法來對衛(wèi)星位置的快速計算方法進行研究,通過對參數(shù)的調(diào)整,在保證衛(wèi)星位置精度的情況下實現(xiàn)了對衛(wèi)星位置的快速計算,為后續(xù)的衛(wèi)星實時解算提供了實時數(shù)據(jù)。然后利用Matlab模擬了包含衛(wèi)星鐘差、電離層誤差和對流層誤差在內(nèi)的GPS中頻數(shù)字信號,并編程驗證了各種衛(wèi)星信號的捕獲和跟蹤算法。然后,本文以捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)為例,對慣性導航系統(tǒng)的工作原理進行分析和研究,在前人研究的基礎上,本文設計一組飛機機動飛行過程來驗證慣導系統(tǒng)算法的正確性,對慣性元器件進行建模并利用飛機飛行數(shù)據(jù)計算出慣導元器件的輸出數(shù)據(jù),利用模擬的慣導元器件輸出數(shù)據(jù)進行慣導解算,其結(jié)果表明模擬的慣導系統(tǒng)與實物的慣導系統(tǒng)的功能是一致的。設計了一種速度差分的載體位置的數(shù)值計算算法,通過對Matlab仿真的結(jié)果分析,得出其具有比沒有進行速度差分計算算法更快的收斂速度。通過對無差分高度載體位置計算算法與差分高度位置計算算法的結(jié)果進行對比分析,得出載體高度對載體位置影響較小,用前一時刻計算出的載體高度即可滿足精度要求。最后,在對全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)深入了解的基礎上,本文對組合導航算法進行初步的研究,分別對三種不同組合導航系統(tǒng)的狀態(tài)方程和量測方程進行了初步分析和討論。
【關(guān)鍵詞】：GPS中頻數(shù)字信號模擬 慣導解算 捕獲 跟蹤 Matlab
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN967.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 慣性導航系統(tǒng)(INS)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 導航系統(tǒng)發(fā)展趨勢13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第二章 GNSS中若干關(guān)鍵技術(shù)的算法研究與MATLAB仿真16-48
• 2.1 衛(wèi)星中頻數(shù)字信號的數(shù)學模型16-19
• 2.2 中頻數(shù)字信號模擬器的實現(xiàn)19-31
• 2.2.1 空間坐標系統(tǒng)20-22
• 2.2.2 接收機軌跡仿真22-23
• 2.2.3 GPS衛(wèi)星軌跡仿真23-25
• 2.2.4 可見衛(wèi)星的計算25
• 2.2.5 衛(wèi)星信號誤差模型仿真25-27
• 2.2.6 衛(wèi)星信號的傳輸時間27-29
• 2.2.7 導航電文仿真29
• 2.2.8 信號幅度計算29
• 2.2.9 濾波、加噪、采樣和量化29-30
• 2.2.10 仿真結(jié)果輸出30-31
• 2.3 捕獲算法研究與仿真31-36
• 2.3.1 串行捕獲算法32-33
• 2.3.2 并行頻率捕獲33-34
• 2.3.3 并行碼相位捕獲34-36
• 2.4 跟蹤算法研究與仿真36-44
• 2.4.1 載波跟蹤環(huán)路設計37-41
• 2.4.2 碼相位跟蹤環(huán)路設計41-44
• 2.5 導航解算44-47
• 2.5.1 偽距定位求解算法44-47
• 2.6 本章小結(jié)47-48
• 第三章 INS中若干關(guān)鍵技術(shù)的算法研究與MATLAB仿真48-66
• 3.1 慣性導航系統(tǒng)的基本工作原理48-49
• 3.2 捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)的數(shù)字仿真49-62
• 3.2.1 載體軌跡發(fā)生器的設計與仿真50-55
• 3.2.2 慣性元器件的數(shù)學模型分析與Matlab仿真55-59
• 3.2.3 捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)的導航解算算法研究與Matlab仿真59-62
• 3.3 載體位置的數(shù)值計算方法及討論62-64
• 3.4 本章小結(jié)64-66
• 第四章 組合導航算法分析與研究66-79
• 4.1 卡爾曼濾波基本原理66-68
• 4.1.1 卡爾曼濾波模型66-67
• 4.1.2 卡爾曼濾波遞推算法67-68
• 4.2 三種組合導航模式的分析與研究68-79
• 4.2.1 GPS/SINS松組合導航模式68-74
• 4.2.2 GPS/SINS緊組合導航模式74-77
• 4.2.3 GPS/SINS超緊組合導航模式77-79
• 第五章 主要結(jié)論79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻81-84
• 攻讀碩士學位期間取得的成果84-85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陳Pr;王可東;;慣性導航與衛(wèi)星導航緊耦合技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J];全球定位系統(tǒng);2007年03期

2 趙昀,張其善,寇艷紅;基于Matlab的數(shù)字中頻GPS信號生成模型[J];信號處理;2005年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳坡;GNSS/INS深組合導航理論與方法研究[D];解放軍信息工程大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 單童;深組合系統(tǒng)中慣性輔助GPS基帶技術(shù)研究[D];南京理工大學;2014年

2 謝木生;卡爾曼濾波在INS/GPS組合導航中的應用研究[D];中南大學;2013年

3 苗岳旺;SINS/GPS組合導航數(shù)據(jù)處理方法研究[D];解放軍信息工程大學;2013年

4 鄧利堅;GPS/INS組合導航算法研究[D];電子科技大學;2013年

5 劉帥;GPS/INS組合導航算法研究與實現(xiàn)[D];解放軍信息工程大學;2012年

6 胡世明;GPS/INS組合導航數(shù)據(jù)融合算法研究[D];電子科技大學;2012年

7 李倩;GPS/INS組合導航系統(tǒng)研究及實現(xiàn)[D];上海交通大學;2010年

8 梁前浩;GPS中頻信號仿真與微弱信號捕獲、跟蹤方法研究[D];北京交通大學;2008年

9 吳俊;GPS接收機算法研究[D];南京理工大學;2008年

，

本文編號：758942