GPS信號和導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理技術(shù)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(dǎo)航數(shù)據(jù)處理研究情況,然后詳細(xì)分析了GPS信號進(jìn)行測量的數(shù)學(xué)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(xiàn)中為了簡化不考慮自相關(guān)副瓣的情況,該章不作近似直接用采用C/A碼的自相關(guān)函數(shù),著重以非相關(guān)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(jì)算機(jī)仿真表明:在不同段中,跟蹤誤差包絡(luò)內(nèi)部曲線的形式是不同的;C/A碼自相關(guān)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(guān)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(jì)和卡爾曼濾波,首先列舉了最小二乘和擴(kuò)展卡爾曼濾波基本方程,然后根據(jù)在GPS中的應(yīng)用,設(shè)計(jì)了卡爾曼濾波具

3、體的公式,用GPS接收機(jī)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(shí)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(dǎo)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)行了實(shí)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(bǔ)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(jī)通過跟蹤相位來得到多普勒頻移的較好補(bǔ)償,鑒于此先詳細(xì)公式推導(dǎo)了二階DPLL,給出了無噪聲