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基于双模导航技术的定位算法研究

郑文杰  
【摘要】:全球卫星导航系统(GNSS)是通过空间的导航卫星发射无线电信号实现用户终端定位和导航的系统,对国家安全、精密制导、大地测量,大气预测、防灾预警等领域有着重大的意义。在众多导航系统中以美国全球定位系统(GPS)运用最为广泛,其具有高精度,覆盖范围广,运行稳定等特点。为了国家安全和社会发展需求,我国自主研制了北斗卫星导航系统(BDS),为全球用户提供全天候高精度的导航、定位和授时服务。随着各国导航事业的高速发展,导航领域间的竞争与合作将会加深,多模组合导航成为导航领域的研究热点之一。本文针对单GPS模式下的定位效率和定位精度的受限问题,提出了北斗和GPS组合的双模定位方案,该方案有着广泛的定位场景以及更精确的定位结果。首先通过对比分析北斗和GPS系统之间互操作性的可行性,给出卫星坐标计算方法,并归纳了测量误差来源。其次对北斗和GPS卫星信号进行捕获与跟踪,得出导航电文的解析结果。最后对北斗和GPS伪距方程进行伪距融合,通过最小二乘法和扩展卡尔曼滤波算法分别得出用户三维坐标。论文采用射频前端采集存储的GPS-L1和B1I中频信号,在MATLAB平台上进行方案分析。通过几何精度因子对最小二乘法和扩展卡尔曼滤波算法的三维结果对比分析,结果表明本文提出的北斗和GPS组合定位模式相对于单GPS定位模式在定位精度和定位效率上所提升。


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