GNSS-INS深組合跟蹤環(huán)路設(shè)計(jì)及濾波方法研究.pdf

1、GNSS/INS(Global Navigation Satellite System/Inertial Navigation System)組合導(dǎo)航既可以提高衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的抗干擾能力,也能夠定期對(duì)慣性系統(tǒng)的導(dǎo)航參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償校正。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以GPS(Global Positioning System)為例,GPS/INS組合導(dǎo)航的發(fā)展歷程經(jīng)歷了松組合、緊組合和深組合(超緊組合)三個(gè)階段。松組合通常以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為主,而在緊組合和深組

2、合中,INS所提供的多普勒頻移可以用來(lái)輔助GPS接收機(jī)進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的捕獲和跟蹤,因此GPS接收機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要做出一定的改變。
　　本文的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以GPS為例,首先分析了GPS/INS組合導(dǎo)航子系統(tǒng)的基本工作原理,在GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上介紹了偽距量測(cè)原理和載波相位量測(cè)原理;在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中,以捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)為例,介紹了該系統(tǒng)的工作原理,分析了

3、求解姿態(tài)矩陣的計(jì)算方法,并對(duì)SINS的誤差狀態(tài)進(jìn)行分析,為建立GPS/INS組合導(dǎo)航的狀態(tài)方程奠定了基礎(chǔ)。接著闡述了GPS接收機(jī)跟蹤環(huán)路的工作原理,對(duì)碼延遲鎖定環(huán)路(Delay Lock Loop,DLL)和載波鎖相環(huán)(Phase Lock Loop,PLL)的跟蹤誤差特性進(jìn)行了研究,仿真分析了載體動(dòng)態(tài)應(yīng)力誤差、噪聲誤差與環(huán)路帶寬之間的關(guān)系。研究了經(jīng)過(guò)慣性信息輔助后的跟蹤環(huán)路特性,在INS輔助碼環(huán)路中,設(shè)計(jì)了一種高斯碼相位鑒別器來(lái)提高碼

4、跟蹤環(huán)路在多徑干擾下的跟蹤精度。
　　本文在傳統(tǒng)接收機(jī)跟蹤環(huán)路基礎(chǔ)上研究了一種矢量跟蹤環(huán)路結(jié)構(gòu)。跟蹤環(huán)路得到碼相位誤差和載波相位誤差后,這些誤差不再直接作為校正量反饋給本地信號(hào)發(fā)生器來(lái)調(diào)節(jié)復(fù)制信號(hào)的頻率,而是被統(tǒng)一輸入到擴(kuò)展kalman濾波器中來(lái)解算出載體的位置和速度,利用解算出的位置和速度來(lái)更新載體與衛(wèi)星間的單位觀測(cè)矢量。從而預(yù)測(cè)出下一時(shí)刻載體與衛(wèi)星間的偽距和偽距率,在下一刻與接收到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算得到新的偽距誤差、偽距率誤差