GPS信號和導航數(shù)據(jù)處理技術若干問題研究.pdf

1、該文首先回顧了GPS的發(fā)展,簡述了GPS信號和導航數(shù)據(jù)處理研究情況,然后詳細分析了GPS信號進行測量的數(shù)學模型和主要誤差源.論文的第二部分研究了考慮副瓣的GPS多徑跟蹤誤差.基于引用文獻中為了簡化不考慮自相關副瓣的情況,該章不作近似直接用采用C/A碼的自相關函數(shù),著重以非相關早減遲延時鎖定環(huán)和反正切載波相位跟蹤的科斯塔環(huán)來分析跟蹤誤差,分析了多徑碼相和載波相位跟蹤誤差一般形式的曲線,分析了副瓣的影響,比較了不同的早減遲間距對碼相和載波相

2、位跟蹤誤差的影響,最后對比了載波相位和碼相偽距的多徑誤差.計算機仿真表明:在不同段中,跟蹤誤差包絡內(nèi)部曲線的形式是不同的;C/A碼自相關副瓣對較長時間相對多徑延時的碼相和載波相位跟蹤誤差有影響;采用窄相關器不僅可以減小碼相位跟蹤誤差,也可以減小載波相位跟蹤誤差;碼相跟蹤誤差和載波相位跟蹤誤差并不是一直同號的.論文的第三部分是最小二乘估計和卡爾曼濾波,首先列舉了最小二乘和擴展卡爾曼濾波基本方程,然后根據(jù)在GPS中的應用,設計了卡爾曼濾波具

3、體的公式,用GPS接收機采集原始數(shù)據(jù),包括偽距、多普勒觀測值和星歷數(shù)據(jù),著眼于實際工程需要,最小二乘算法得到的定位精度和穩(wěn)定性不能滿足要求,用卡爾曼濾波替換最小二乘,以提高系統(tǒng)性能.通過可用性、測量精度和平滑程度方面的比較表明卡爾曼濾波解算獲得的導航定位數(shù)據(jù)穩(wěn)定性更好、可用性更高,測量精度也要好一些.論文的第四部分為廣域差分GPS系統(tǒng),研究了廣域差分GPS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理,重點討論了衛(wèi)星位置差分改正、衛(wèi)星時鐘差分改正、電離層延遲改正.由于

4、電離層誤差、多徑和相位周跳造成Hatch載波相位平滑偽距方法不十分有效,于是用改進的Hatch載波相位平滑偽距來提高偽距測量精度,完成了差分部分算法程序?qū)崿F(xiàn),并在硬件平臺上進行了實測.論文的第五部分為多普勒頻移對GPS信號的影響和多普勒補償.首先討論了二相碼的距離、速度分辨力和模糊函數(shù),之后分析了碼和載波多普勒頻移對GPS信號的影響,普通GPS接收機通過跟蹤相位來得到多普勒頻移的較好補償,鑒于此先詳細公式推導了二階DPLL,給出了無噪聲