GPS接收系统PVT信息处理技术的研究与仿真

【摘要】：近十几年来,GPS的导航定位技术在军事方面及民用方面都得到了蓬勃发展,目前已广泛应用于指挥控制、精确目标打击、车辆定位、城市交通监控和飞机导航与进场着陆等众多领域。然而,由于GPS卫星多以固定的频率发射,并且发射的导航信号比较微弱,致使GPS接收机极易受到破坏因素的干扰,因此如何提高GPS接收机的定位精度和抗干扰能力已成为目前GPS导航定位技术的研究重点。 本文以GPS导航定位为背景,对GPS接收系统的PVT信息处理技术进行了深入研究。整个研究工作主要从以下四部分进行。首先,在深入研究了导航电文帧结构的基础上,以ICD-GPS-200规范为依据,对导航电文中所包含的星历数据进行了解析,将所得数据作为求解卫星瞬时位置的依据。其次,从GPS导航原理出发,以IGS提供的精密星历数据及接收到的星历数据为依据,对PVT信息处理过程中所产生的误差的来源进行了深入分析,在此基础上对误差来源建立了误差模型,并用计算机对分析结果进行仿真验证。再次,针对卫星几何位置对定位精度的影响,本文引入了模糊数学的方法,对可见GPS卫星进行了选取,并得到了最佳星座组合。最后,在处理PVT信息的解算问题时,本文分析比较了最小二乘原理和最优估计原理,发现了最小二乘原理中解算存在精度不高和最优估计原理收敛速度慢的缺点,本文针对以上缺点提出了一种新型的基于最小二乘法的最优估计算法,该算法弥补了上述两种方法的缺陷,有效提高了解算精度和收敛速度。 本文采用Visual C++ 6.0开发平台分别建立了基于STK软件环境的仿真和基于OEM数据采集平台的仿真。仿真结果表明,利用模糊选星算法与改进后的PVT信息处理算法,不但提高了GPS接收系统的定位精度,还为GPS接收系统抗干扰能力的增强提供了可能。