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GPS载波相位定位算法研究

杨一洲  
【摘要】:全球定位系统(GPS)作为世界上最先进的导航与定位系统,随着其在全球的普及,日益显示了卫星定位的巨大优越性和其在经济、军事领域的重大作用。一方面在导航战中,GPS需要实时为地面、空中、海上部队和导弹发射、制导等提供导航定位数据,由于军事需求,定位精度需不断提高;另一方面,随着GPS被广泛应用于汽车、手机、测绘等民用领域,人们对定位精度的要求也不断提高。因此研究GPS定位算法有着重要的意义。 在GPS各种定位算法中,伪距法计算简单,但定位精度低;而载波相位法定位精度虽高,但计算复杂,需要时间长。在载波相位法中,整周模糊度的求解是决定载波相位法精度的关键。 本文主要针对GPS载波相位法做了较为深入的理论分析,提出了相应的算法,并进行了计算机仿真分析。论文首先阐述了GPS系统的概况,介绍了GPS定位方式的研究现状;然后介绍了GPS的组成,GPS信号结构,以及GPS定位的坐标系统和时间系统;其次研究了影响GPS定位精度的误差以及减小误差的方法和措施;重点研究了GPS各种定位算法,分别讨论了利用伪码测量的差分定位算法和载波相位测量的差分定位算法,然后提出了一种新的不用计算整周模糊度的五点解算法,显著提高了算法速度,并对该算法进行了仿真验证。再次研究了载波相位测量的整周模糊度解算理论,针对基准站和接收机的长基线,提出了一种三角形参考网,并结合LAMBDA(least square ambiguity decorrelation adjustment method),提出了一种新的单历元模糊度解算法,该算法只需要一个历元,不用考虑周跳的探测与修复。同时该算法采用了下三角降相关思想,减小了搜索范围,提高了算法速度,定位精度也得到了保证,随后给出了新算法的仿真验证。论文的最后概括了本文的研究意义和工作内容,并指出下一步的研究工作。


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