一种改进的GPS测码伪距单点定位算法

GPS是通过在同一时刻观测4颗以上的卫星,利用伪距观测量来解算出接收机的位置和钟差.针时传统的迭代最小二乘算法精度依赖于初始值的估计,且迭代计算量大,给出了一种改进的求差算法,即将GPS单点定位的非线性观测方程转化成线性方程直接求解测站坐标.利用VC编程提取出GPS接收机纪录的数据,通过仿真表明该算法计算简单,不需要观测站的初始值,不需要求导计算和迭代计算,从而验证了这种改进算法的优越性.     

一种改进的GPS测码伪距单点定位算法

GPS是通过在同一时刻观测4颗以上的卫星,利用伪距观测量来解算出接收机的位置和钟差。针对传统的迭代最小二乘算法精度依赖于初始值的估计,且迭代计算量大,给出了一种改进的求差算法,即将GPS单点定位的非线性观测方程转化成线性方程直接求解测站坐标。利用VC编程提取出GPS接收机纪录的数据,通过仿真表明该算法计算简单,不需要观测站的初始值,不需要求导计算和迭代计算,从而验证了这种改进算法的优越性。     

GPS软件接收机信号处理算法

为了在通用处理器上实现GPS软件接收机功能,提出了一套适用于GPS软件接收机的信号处理算法。考虑到GPS软件接收机与传统的GPS接收机的信号处理算法在捕获、跟踪、观测量提取等诸多方面的不同,该算法以本地预存的载波表与码表来产生跟踪中需要的本地载波与伪码,增加了软件接收机的信号处理效率。基于该算法,在M ATLAB平台上实现了一个非实时的GPS软件接收机,并利用实际卫星信号进行了测试。测试结果表明,其定位结果的误差标准差为6.3m。该研究为实时GPS软件接收机的实现打下了基础。     

GPS软件接收机信号处理算法

为了在通用处理器上实现GPS软件接收机功能,提出了一套适用于GPS软件接收机的信号处理算法。考虑到GPS软件接收机与传统的GPS接收机的信号处理算法在捕获、跟踪、观测量提取等诸多方面的不同,该算法以本地预存的载波表与码表来产生跟踪中需要的本地载波与伪码,增加了软件接收机的信号处理效率。基于该算法,在MATLAB平台上实现了一个非实时的GPS软件接收机,并利用实际卫星信号进行了测试。测试结果表明,其定位结果的误差标准差为6.3m。该研究为实时GPS软件接收机的实现打下了基础。     

GPS接收机载波同步环路的研究

GPS全球定位系统是由美国研制的,利用卫星进行导航定位的系统,已经得到了广泛的应用.GPS接收机的用途就是实现定位功能.GPS接收机对GPS信号中的载波信号进行捕获和跟踪是导航定位的基础.为此,本文对GPS接收机捕获和跟踪载波信号进行研究,采用COSTAS环来实现载波的捕获与跟踪.并在MATLAB环境下进行仿真验证,来检验捕获和跟踪GPS信号载波的能力.     

智能手持终端GNSS数据解码方式及质量分析

手持设备的高精度定位对于各类位置服务及行业应用具有重要意义,利用安卓系统接口可获取GNSS原始观测,从信噪比、完整率、伪距多路径、周跳比这几个技术指标可对数据质量进行评价,选取小米K30智能手机与测量型接收机及工业级接收机进行横向对比。实验结果表明,目前智能手机可以跟踪多系统卫星但只能输出部分卫星的双频数据,卫星数据的信噪比平均值比专业接收机低7 d B左右,数据完整率约为90%左右,开阔环境下的伪距多路径大于1 m,载波相位观测值周跳非常频繁,研究结果为低成本高精度定位算法设计提供了参考。     

辅助式GPS接收机的快速定位算法研究

提出了一种针对辅助式GPS接收机的快速定位算法。该算法无需比特同步、帧同步和解调电文,仅由伪码相位测量值和误差小于300 km的用户位置估计值即可重构出卫星发射时刻,进而获得伪距观测量并构造包含5个未知数的测量方程组,通过求解该方程组获得用户位置。仿真表明,本文提出的定位解算算法在载噪比低至20 dBHz时仍能实现快速定位,有效减小接收机初次定位时间。     

无源北斗探空测风系统误差分析

为了分析无源北斗探空测风系统的误差,研究减小其测风误差的方法,从分析"北斗一号"无源定位接收机测距定位误差入手,分析了"北斗一号"无源定位的误差来源.对与卫星、卫星信号传播、气压计算高度和接收机有关的误差这4个影响伪距测量精度的因子进行了研究,分析了其误差性质和提高伪距测量精度的方法.试验表明,"北斗一号"无源定位误差小于100 m,则"北斗一号"探空测风系统误差小于2 m/s.     

基于小波滤波及载噪比估计的GPS接收机多径抑制

为了抑制城市环境GPS(global positioning system)导航应用中由复杂信号反射引起的多径效应,提出了一种基于假设检验小波阈值滤波处理并联合载噪比估计的GPS接收机多径抑制方法.这种方法作用于GPS导航接收机的码和载波跟踪环路,通过估计由多径引起的跟踪误差,补偿伪距估计量,进而消除多径效应引起的定位误差.仿真实验结果表明,对于城市环境典型导航应用的多径场景,所提出的方法显著改善用户定位精度,能够将定位误差从标准接收机处理下的15.95 m降至1.75 m,而计算量无明显增加.     

BDS多频非组合伪距单点定位方法

针对北斗卫星导航系统多频伪距单点定位研究较少的现状,利用北斗卫星导航系统B1、B2和B3频率伪距观测值,提出了一种基于非组合方式的北斗卫星导航系统多频伪距单点定位方法,将三频伪距观测值作为相互独立的观测值信息进行最小二乘参数估计.采用单历元多频伪距单点定位和多历元多频伪距单点定位的数据处理模式进行用户的单点定位,多历元多频伪距单点定位采用参数消去法消掉接收机钟差,并进行法方程叠加.利用实测数据进行算法实验,结果表明基于非组合方式的北斗卫星导航系统多频伪距单点定位能达到米级至亚米级的定位精度,较北斗卫星导航系统标准定位服务的精度有明显改善.     

手持GPS在矿区地质勘查工作中的应用及误差分析

为提高手持GPS接收机在矿区地质测量中的点位定位精度,在已知测量控制点上进行校正参数测定,在点上要求搜索到4颗以上卫星信号,定位时间5 min以上。利用矿区测量已知点与手持GPS接收机测量点坐标进行对比,经参数校准后,手持式GPS接收机单点定位精度优于±5 m,可满足矿区1∶2 000及1∶10 000等大中比例尺矿区地质测量及工程点位定位的精度要求。     

基于多卫星伽利略E1频段中频信号的生成方法

为了模拟二进制偏移载波BOC(1,1)调制下的多卫星伽利略信号,提出了一种伽利略E1频段数字中频信号的生成方法.其中,通过模块化和图形化设计,逐层细化而拟合伽利略信号所需步骤,包括扩频码的产生、BOC调制的实现以及导航信息、载波和可调噪声源的叠加,并通过信号的自相关及其捕获等处理.结果表明,所生成的信号具有伽利略E1频段BOC(1,1)调制的信号特征,其信噪比和多普勒频移可调,可用于软件接收机的信号处理解算.     

3颗卫星条件下 GPS三维定位的新方法

提出了一种新型的双天线全球定位系统(GPS)接收机结构方案,用于某些恶劣定位条件下、接收信号的卫星数量较少时对用户位置进行解算.该方法可以在仅接收到3颗卫星信号的情况下,根据GPS的原始数据和伪距,进行较理想的三维位置估计,满足单机定位的精度.建立了基于非线性滤波的位置估计模型,根据该模型的特点,运用平淡卡尔曼滤波算法求解该模型.通过GPS定位实验,验证了该方法的可行性.     

矢量延迟锁定环码跟踪偏差产生机理研究

矢量延迟锁定环（VDLL,Vector Delay Lock Loop）是一种直接估计接收机状态（位置,速度和钟差等）进而实现对各路可见卫星信号PRN序列的跟踪的方法.不同卫星信号到接收机的传输时延由接收机和卫星的位置决定,它们满足特定的几何关系,VDLL通过对各路卫星信号传输时延之间相关信息的提取,达到降低跟踪门限的目的.目前国内外对VDLL算法的研究均默认了VDLL跟踪的无偏性,给出了VDLL算法的理论计算结果,发现VDLL算法会导致码跟踪偏差,并通过理论计算和实验仿真验证了该问题,该码跟踪偏差会导致定位解算出现较大的偏差,因此必须加以修正.     

GEO与LEO卫星的联合被动定位

GPS的出现给定位技术带来了革命性的进步,但也造成了对GPS系统的依赖,这不利于某些特殊的应用场合。而要建设一个与GPS类似的系统在技术与成本上都还有困难,寻找新的定位方式已经成为必然。在分析了GEO和LEO卫星可能提供的定位形式后,提出了一种综合GEO卫星和LEO卫星的联合被动定位方案。经模拟仿真证实,在平面地球模型下,采用所提方案的普通接收机的定位误差均值为1．5km(典型值),而较为先进的接收机可以达到小于500m(典型值)的定位精度,并给出了较为全面的误差分析。     

基于自适应Levy飞行改进的TDOA三维定位算法

针对已有的算法在基于到达时间差(time difference of arrival, TDOA)测量方案中存在的搜索能力不均衡，导致三维定位区域局部存在定位精度低甚至求解失败的问题，提出了一种基于改进探路者优化算法(pathfinder algorithm, PFA)的TDOA定位算法，通过将自适应Levy飞行和改进后的PFA算法进行融合，增强了个体对定位区域复杂环境的适应性，解决算法早熟、易陷入局部最优等问题，提升了算法综合性能.通过仿真和实验，结果表明：与Taylor算法、LM算法相比，本文提出的算法(Levy-pathfinder algorithm, LPFA)可以提高定位精度；与PSO算法、PFA算法相比，LPFA算法可以在提高运算速度的同时得到更准确的定位结果.     

北斗导航卫星伪距偏差特性及减弱方法

导航卫星信号的非理想特性会引起伪距测量产生偏差,具体表现为相同类型接收机具有相同伪距偏差,不同类型接收机的伪距偏差不一致.当提供导航定位服务产品的接收机技术状态与用户端不一致时,伪距偏差将引起导航定位服务性能降低.本文利用超短基线双差伪距O?C(Observation Minus Computation)方法计算了BDS(Beidou Satellite Navigation System)的伪距偏差,发现在早期试验卫星阶段的不同状态接收机之间存在较大的伪距偏差现象,设计了接收机环路参数调整、改变抗多径算法和卫星预失真滤波器参数调整三种减弱伪距偏差的方法.分别试验验证结果表明,接收机环路参数调整能大幅降低卫星之间的伪距偏差,B1I各颗卫星伪距偏差标准差由0.63 m降低至0.36 m;抗多径算法会造成额外的伪距偏差,窄相关算法能大幅减小伪距偏差,B1I各颗卫星伪距偏差标准差由0.36 m降低至0.18 m;调整卫星预失真滤波器参数能在一定程度上减小伪距偏差,单颗卫星伪距偏差降低约0.3–0.4 m.最后,针对BDS卫星伪距偏差解算无固定参考基准的问题,设计了一种基于外频标非实时双差O?C方法,利用该方法分别处理了BDS和GPS(Global Positioning System)数据,并对两个系统卫星伪距偏差的特性进行比较分析.结果表明,BDS和GPS卫星都存在伪距偏差;GPS卫星L2C伪距偏差与BDS-3卫星B1C数据支路相当;GPS卫星L1CA伪距偏差与其兼容互操作的BDS-3卫星B1C导频支路相当;L5C与其兼容互操作的BDS-3卫星B2a信号相比伪距偏差更大.     

低轨导航星座多普勒定位模型及性能分析

相较于北斗、GPS等全球卫星导航系统（GNSS）,低轨道卫星（LEO）具有更加显著的多普勒频移效应,有助于增强GNSS定位、导航和授时（PNT）服务性能。针对当前可用的LEO导航信号少,无法满足地面用户瞬时定位的问题,研究提出了基于一个由288颗LEO卫星构成的Walker星座,选取仿真了9个全球均匀分布的地面站多普勒观测值,建立了瞬时多普勒定位数学模型,并评估了其潜在的服务性能。结果表明：在中低纬度地区,LEO可视卫星为10~ 15颗左右,多普勒定位精度因子（PDOP）达到500 ~ 600;而在中高纬度地区,LEO可视卫星数达到30颗以上,对应的PDOP值降至180左右。静态多普勒定位可实现厘米至分米级精度,动态定位可实现瞬时分米至米级精度,高纬度地区的定位性能显著优于中低纬度地区。     

全球导航星座的远地/深空导航应用研究

全球卫星导航系统为低轨和地面用户提供导航服务已有广泛的研究.中高轨卫星以及深空卫星的定轨、定姿和时间同步,目前主要利用地面测控系统完成,存在设备复杂、投资高、无法同时支持大量飞行器、无法自主运行等缺点.本文研究中高轨卫星和深空卫星利用全球导航星座进行定轨、定姿和授时服务的可行性,实现其扩展应用,寻求全球导航星座作为天基网时空基准的高效途径,使得天基网的自主导航与自主运行成为可能.论文提供了一套解决方案,在不增加卫星设备的前提下,通过星间链路的巧妙设计,实现对远地、深空飞行器的无源导航服务,重点研究了卫星可见性、几何精度因子（GDOP）等内容,进行了定位、定时精度分析,为全球导航星座的建设提供思路.