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基于Kalman滤波的高精度卫星定位测量算法研究

王慧  
【摘要】:北斗卫星定位系统是我国自主研发的卫星导航定位系统。该系统除了提供定位、授时功能之外还具有通讯功能,对于我国的国防与民用导航定位事业的发展具有重要的意义。该系统采用码分多址直接序列扩频技术。其中,扩频码同步与载波同步是影响系统性能的关键技术,不仅是正确接收信息的前提,同时也是系统能够在动态条件下进行精确定位的关键。 本课题依托北斗定位接收机的研发项目开展工作。本文在深入研究了扩频码同步和载波同步理论的基础上,阐述了码同步环所采用滑动相关法、超前一滞后数字锁相环方法做解扩和载波同步环所采用的科斯塔斯环来做解调的工作原理。分析了低信噪比下、高动态条件下对影响定位精度与载体动态性能的参数,其中包括:捕获环与跟踪环的带宽、相位抖动、判决门限、虚警与快捕等因素。提出了以扩展Kalman滤波作为相位与频率估计器来实现频率牵引的算法为基础,采用多门限自适应综合判决策略、变环路带宽方法与相位辅助码跟踪技术来实现解扩解调。仿真结果表明该算法能够提高载波同步环的动态跟踪能力与码跟踪的精度,从而实现动态条件下精确定位。最后从系统实现的角度,分析了基带同步模块设计的流程与设计中需要注意的事项,对基带模块进行了调试,得出模块的信号波形图。调试结果表明该设计符合接收机的相关设计指标的要求。 论文提出以Kalman滤波为基础的码跟踪与载波跟踪算法,并对解调解扩模型进行了分析,从仿真与实现的角度对该高精度定位算法进行分析验证,得到了较为满意的结果。


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