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《清华大学》 2004年
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航天GPS接收机平台的设计与应用

白洁  
【摘要】:随着GPS导航定位技术的不断发展,以及航天器低成本、小型化的趋势,GPS接收机已经越来越多地应用于航天领域,逐渐成为航天器平台的重要组成部分。利用航天GPS接收机我们能够测定航天器的位置、速度、轨道、姿态、时间参数以及航天器之间的相对位置关系,能够显著降低航天器的成本、功耗和重量。在各国竞相发展微小卫星技术的今天,航天GPS接收机以其高性价比、低功耗、低重量的特性,越来越成为研究和开发的热门领域。在引入GPS相对定位算法和相应硬件平台之后,GPS接收机将在飞行器编队飞行、飞行器姿态确定等领域发挥更为强大的作用。 本文在简要论述了全球定位系统的组成和应用原理之后,结合作者完成的相关研究课题,对航天GPS接收机的软硬件设计进行了详细介绍。作者参与了属于863-2-5-1.5纳卫星研制项目的GPS接收机试验载荷研制,之后又完成了基于GP4020芯片的新一代微型航天GPS接收机软件开发工作,使得航天GPS接收机的重量、功耗进一步大幅降低,具有了更为广阔的应用前景。本文重点介绍以上两种基于商用器件的航天GPS接收机设计开发工作,并对今后的应用前景和发展方向进行了展望。论文的主要内容和作者的研究成果如下: 参与设计纳卫星星载GPS接收机模块,主要进行软件设计开发和实验验证工作。根据项目要求完善GPS接收机模块的数据通讯、程序上载、遥测遥感等功能,对GPS接收机模块进行定位测速实验、高动态捕获跟踪实验、热真空实验和振动实验,并获得了良好的实验结果。 完成基于GP4020芯片的微型航天GPS接收机的软件设计开发工作。文中介绍了微型航天GPS接收机的硬件结构、开发平台、调试工具以及软件结构。重点内容为软件的操作系统部分和基带信号处理算法,分析GPS信号的搜索策略,给出载波跟踪环路和伪码跟踪环路的设计方案。 对载波相位差分技术在航天器相对定位中的应用进行初步讨论和展望,提出应用构想并对其中关键技术问题进行了分析。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:V443

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