北斗伪卫星网络定位算法研究

论文摘要

在城市、野外、地下等环境复杂的区域,全球卫星导航系统由于信号被遮挡,导致定位精度下降严重,甚至无法提供正确的位置服务,我国的北斗卫星导航系统（Bei Dou Navigation Satellite System,BDS）也面临着同样的定位缺陷。为此,在特定区域建立提供导航信号的伪卫星系统,成为克服此类问题的有效途径之一。国外的Locata系统已经较好地解决了伪卫星之间时间同步、抗多径效应以及远近效应等多项关键性技术问题,目前已成为GPS系统在地面特定区域的一种有效的地基增强系统。参考Locata系统采用的部分方法和技术,本文从以下几个方面展开对支持北斗系统的地面伪卫星网络定位系统的研究:首先,分析了国内外伪卫星定位技术的研究现状,明确了研究意义。介绍了北斗伪卫星网络应该具备的组成和结构,包括接收机、收发机以及定位网络。同时,分析研究了北斗伪卫星网络的定位原理,讨论了涉及到的一些关键技术难题,并给出相应的解决方案。其次,研究了载波相位整周模糊度的在航（On-The-Fly,OTF）解算算法,建立了单频整周模糊度解算数学模型,并结合WLS算法和LAMBDA算法完成了整周模糊度的求解。针对伪卫星布局不佳导致的定位精度较差的情况,提出吉洪诺夫正则化（Tikhonov Regularization）算法对其进行优化。同时,在单频整周模糊度解算的基础之上,提出了一种双天线双频解算算法,建立了解算模型,给出了详细的解算过程。试验结果表明,采用Tikhonov正则化优化算法可以改进由于伪卫星几何分布不佳导致的定位精度不高的问题,并且双频的整周模糊度解算算法较单频拥有更高的定位精度。再次,研究了北斗卫星与伪卫星的组合定位算法,并从几何布局角度,研究了伪卫星的加入对北斗卫星系统精度因子（Dilution of Precision,DOP）的影响。并分别从伪卫星辅助北斗系统定位、以及北斗系统辅助伪卫星系统定位两个层面进行了仿真实验,验证了组合定位算法的有效性。最后,对本文的研究内容及开展的工作进行了全面总结,并指出了以后可继续深入研究的方向。

论文目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状分析

1.2.2 国内研究现状分析

1.3 论文的主要工作及内容安排

1.3.1 论文主要研究内容

1.3.2 论文组织结构

第2章伪卫星定位网络相关技术概述

2.1 概述

2.2 伪卫星定位网络基本组成

2.2.1 伪卫星网络收发机

2.2.2 伪卫星网络接收机

2.2.3 北斗伪卫星网络定位系统的组成

2.3 伪卫星网络定位原理

2.3.1 最小二乘估计原理

2.3.2 伪距定位原理

2.3.3 载波相位定位原理

2.4 伪卫星网络关键技术问题

2.4.1 时间同步技术

2.4.2 远近效应

2.4.3 多径效应

2.5 本章小结

第3章伪卫星网络整周模糊度解算

3.1 概述

3.2 单频整周模糊度解算算法

3.2.1 单频在航解算（OTF）原理

3.2.2 运用LAMBDA算法求解模糊度整数值

3.2.3 法方程病态优化原理

3.3 双频双天线在航整周模糊度解算算法

3.3.1 双频双天线在航整周模糊度解算模型

3.3.2 双频双天线在航整周模糊度解算过程

3.4 仿真实验及分析

3.4.1 仿真参数

3.4.2 法方程病态优化

3.4.3 单频与双频定位比较

3.5 本章小结

第4章北斗卫星与伪卫星组合定位技术研究

4.1 概述

4.2 精度因子的研究

4.2.1 精度因子的计算

4.2.2 精度因子的几何意义

4.3 北斗卫星与伪卫星组合定位原理

4.3.1 北斗卫星定位原理

4.3.2 组合定位原理

4.4 仿真实验与分析

4.4.1 星座结构对精度因子的影响

4.4.2伪卫星辅助北斗卫星定位实验

4.4.3北斗卫星辅助伪卫星定位实验

4.5 本章小结

总结与展望

本文工作总结

未来工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴千爽

导师: 邓平

关键词: 北斗伪卫星,整周模糊度,算法,双频定位,组合定位

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,电信技术

单位: 西南交通大学

分类号: TN967.1;P228.4

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.000437

总页数: 77

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