衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的迅速發(fā)展，衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用市場的不斷擴(kuò)張，衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)越來越多的面臨城市峽谷、林區(qū)、室內(nèi)等各種復(fù)雜多變的信道環(huán)境，尋找在上述復(fù)雜場景下獲得更好的定位精度、更高的信號處理靈敏度以及更大的定位可靠性的關(guān)鍵技術(shù)是目前衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)研發(fā)的迫切任務(wù)之一。本文主要圍繞復(fù)雜環(huán)境下多星座衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)所面臨的問題，對高精度載波頻率估計、載波抗差跟蹤、矢量跟蹤以及星座優(yōu)選等方面進(jìn)行探索和研究。
　　(1)本文針對弱信號環(huán)境下

2、的載波頻率估計問題，提出了一種基于插值傅里葉變換的高精度載波頻率估計算法，該算法可在無數(shù)據(jù)位輔助的條件下消除單次導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)位跳變對載波頻率估計的影響。仿真結(jié)果表明，所提出的算法可獲得2～3dB的等效信噪比增益;且在弱信號場景下可以獲得更高的頻率估計精度。
　　(2)本文針對粗差噪聲和脈沖干擾對標(biāo)量載波跟蹤環(huán)路的影響，提出了一種基于線性抗差濾波技術(shù)的載波標(biāo)量抗差跟蹤算法。文中首先從理論上分析了粗差噪聲對最優(yōu)濾波方法估計誤差的影響，

3、討論了線性濾波器滿足抗差性的基本要求，并推導(dǎo)了線性抗差濾波器的估計誤差協(xié)方差矩陣傳遞表達(dá)式?；诰€性抗差濾波方法，文中給出標(biāo)量抗差跟蹤算法的更新過程，并從理論上分析了抗差濾波器的收斂條件以及抗差濾波參數(shù)對性能的影響。仿真證明，本文所提出的載波標(biāo)量抗差跟蹤方法可在觀測值包含粗大誤差時仍能保持穩(wěn)定跟蹤狀態(tài);與卡爾曼濾波相比，當(dāng)接收機(jī)動態(tài)噪聲遠(yuǎn)小于觀測噪聲時，標(biāo)量抗差濾波器可獲得更小的參數(shù)估計誤差和更低的相位周跳概率。
　　(3)本文針

4、對矢量鎖頻環(huán)在復(fù)雜環(huán)境中易失鎖的問題，研究了矢量鎖頻環(huán)中的抗差濾波算法，使用最大估計誤差最小化原則設(shè)計了一種基于抗差濾波器的環(huán)路更新過程，并提出了一種自適應(yīng)的抗差濾波因子設(shè)置算法，可滿足環(huán)路在不同信道環(huán)境下的穩(wěn)定工作需求。實(shí)驗結(jié)果表明，所提出的抗差矢量鎖頻環(huán)結(jié)構(gòu)可有效克服衛(wèi)星可見狀態(tài)快速變化對矢量鎖頻環(huán)鎖定狀態(tài)造成的沖擊，并可有效提高矢量跟蹤環(huán)路在復(fù)雜多變環(huán)境中的穩(wěn)定性。
　　(4)本文提出了一種基于局部最優(yōu)化原則的衛(wèi)星星座優(yōu)選算

5、法，可有效縮小搜索空間的規(guī)模，并降低幾何精度因子獲取過程中的計算復(fù)雜度。該算法不使用衛(wèi)星間相對位置分布關(guān)系，且不依賴于可見衛(wèi)星均勻分布的假設(shè)，可適用于障礙物形狀不規(guī)則、遮擋嚴(yán)重的復(fù)雜場景。實(shí)驗結(jié)果證明，使用所提算法篩選出的衛(wèi)星集合進(jìn)行定位解算，在任意場景下均可獲得比傳統(tǒng)方式更高的定位精度。
　　最后，對本文的總體思路及研究成果進(jìn)行總結(jié)，并展望了下一階段將要開展的研究工作。論文的部分研究成果已用于廈門大學(xué)自主研發(fā)的北斗/GPS雙模衛(wèi)