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

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【摘要】：全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)是一種無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。雖然整個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)造價(jià)昂貴,但單個(gè)用戶接收機(jī)造價(jià)便宜,能在廣大民眾中得到普及,且其導(dǎo)航精度不隨時(shí)間而降低。但由于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是利用無(wú)線電媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航,所以在無(wú)線電波不能傳播的地方無(wú)法實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航功能。在電磁環(huán)境復(fù)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(dǎo)航系統(tǒng)的性能也將受到影響。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)是一種不依賴外界的全封閉式導(dǎo)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(dǎo)航精度高等優(yōu)點(diǎn),但具有累計(jì)誤差和造價(jià)昂貴等缺點(diǎn)。鑒于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的特性,綜合這兩種導(dǎo)航系航的組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有比它們?nèi)我鈫我幌到y(tǒng)更佳的導(dǎo)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(duì)象,對(duì)其全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行系統(tǒng)的了解和研究。在前人研究的基礎(chǔ)上,對(duì)衛(wèi)星信號(hào)傳輸時(shí)間的計(jì)算方法進(jìn)行了改進(jìn),與他人研究成果比較,精度有所提高,對(duì)高精度靜態(tài)定位導(dǎo)航技術(shù)具有一定的指導(dǎo)意義。設(shè)計(jì)了一種可調(diào)階數(shù)的滑動(dòng)牛頓內(nèi)插計(jì)算方法來(lái)對(duì)衛(wèi)星位置的快速計(jì)算方法進(jìn)行研究,通過(guò)對(duì)參數(shù)的調(diào)整,在保證衛(wèi)星位置精度的情況下實(shí)現(xiàn)了對(duì)衛(wèi)星位置的快速計(jì)算,為后續(xù)的衛(wèi)星實(shí)時(shí)解算提供了實(shí)時(shí)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(duì)流層誤差在內(nèi)的GPS中頻數(shù)字信號(hào),并編程驗(yàn)證了各種衛(wèi)星信號(hào)的捕獲和跟蹤算法。然后,本文以捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為例,對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行分析和研究,在前人研究的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)一組飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行過(guò)程來(lái)驗(yàn)證慣導(dǎo)系統(tǒng)算法的正確性,對(duì)慣性元器件進(jìn)行建模并利用飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)計(jì)算出慣導(dǎo)元器件的輸出數(shù)據(jù),利用模擬的慣導(dǎo)元器件輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行慣導(dǎo)解算,其結(jié)果表明模擬的慣導(dǎo)系統(tǒng)與實(shí)物的慣導(dǎo)系統(tǒng)的功能是一致的。設(shè)計(jì)了一種速度差分的載體位置的數(shù)值計(jì)算算法,通過(guò)對(duì)Matlab仿真的結(jié)果分析,得出其具有比沒(méi)有進(jìn)行速度差分計(jì)算算法更快的收斂速度。通過(guò)對(duì)無(wú)差分高度載體位置計(jì)算算法與差分高度位置計(jì)算算法的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,得出載體高度對(duì)載體位置影響較小,用前一時(shí)刻計(jì)算出的載體高度即可滿足精度要求。最后,在對(duì)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)深入了解的基礎(chǔ)上,本文對(duì)組合導(dǎo)航算法進(jìn)行初步的研究,分別對(duì)三種不同組合導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)方程和量測(cè)方程進(jìn)行了初步分析和討論。
【關(guān)鍵詞】：GPS中頻數(shù)字信號(hào)模擬 慣導(dǎo)解算 捕獲 跟蹤 Matlab
【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)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)13-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?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(hào)的數(shù)學(xué)模型16-19
• 2.2 中頻數(shù)字信號(hào)模擬器的實(shí)現(xiàn)19-31
• 2.2.1 空間坐標(biāo)系統(tǒng)20-22
• 2.2.2 接收機(jī)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(jì)算25
• 2.2.5 衛(wèi)星信號(hào)誤差模型仿真25-27
• 2.2.6 衛(wèi)星信號(hào)的傳輸時(shí)間27-29
• 2.2.7 導(dǎo)航電文仿真29
• 2.2.8 信號(hào)幅度計(jì)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(shè)計(jì)37-41
• 2.4.2 碼相位跟蹤環(huán)路設(shè)計(jì)41-44
• 2.5 導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)的基本工作原理48-49
• 3.2 捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的數(shù)字仿真49-62
• 3.2.1 載體軌跡發(fā)生器的設(shè)計(jì)與仿真50-55
• 3.2.2 慣性元器件的數(shù)學(xué)模型分析與Matlab仿真55-59
• 3.2.3 捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航解算算法研究與Matlab仿真59-62
• 3.3 載體位置的數(shù)值計(jì)算方法及討論62-64
• 3.4 本章小結(jié)64-66
• 第四章 組合導(dǎo)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(dǎo)航模式的分析與研究68-79
• 4.2.1 GPS/SINS松組合導(dǎo)航模式68-74
• 4.2.2 GPS/SINS緊組合導(dǎo)航模式74-77
• 4.2.3 GPS/SINS超緊組合導(dǎo)航模式77-79
• 第五章 主要結(jié)論79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果84-85

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 陳Pr;王可東;;慣性導(dǎo)航與衛(wèi)星導(dǎo)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(hào)生成模型[J];信號(hào)處理;2005年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(xué);2014年

2 謝木生;卡爾曼濾波在INS/GPS組合導(dǎo)航中的應(yīng)用研究[D];中南大學(xué);2013年

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

4 鄧?yán)麍?jiān);GPS/INS組合導(dǎo)航算法研究[D];電子科技大學(xué);2013年

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

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

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

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

9 吳俊;GPS接收機(jī)算法研究[D];南京理工大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：758942