某GPS转发外测系统标校方法的改进

论文摘要

GPS（Global Positioning System,全球定位系统）转发外测是一种新型的飞行器外测手段，具有低成本、高精度和使用方便等优点。随着技术的日益成熟，GPS在科研试验中得到广泛应用。为了全面检验信道的质量，确保系统的可靠性，任务前标校是保证其性能的必要步骤。现有标校方法是将转发器置于五公里以外的标校塔的已知位置作为信号源（转发器需要28V直流电源供电），转发外测组合加载实时工作模式，全真模拟状态，检验实时信号流程。由于存在没有标校塔，远距离供电保障困难，开关转发器操作不便等实际条件，给标校工作带来诸多不便，亟需对标校方法进行改进。论文介绍了GPS及转发测量系统工作原理及系统组成，详细阐述转发外测的关键技术，了解了影响测量数据精度的误差原因，深入分析了GPS转发测量系统的现有工作模式及标校的现状，在深入理解系统工作原理和信号流程的基础上，充分测量系统现有条件，在不影响系统使用、不改变现有参数配置的前提下，提出了标校的改进方法，该方法已在多次的工作实践中得到应用，并在实践中经受了越来越多的任务考验。论文将某GPS转发测量系统标校方法进行了改进，克服了诸多不利因素，既达到了全真测试检验的目的，又切实可行简单方便，并在此基础上增加了动态测试（将信号源放置在越野系统上配合标校测试），考验了系统动态定位性能。但由于某GPS转发测量系统经常进行机动以及野外作业，利用动态测试进行系统动态性能检验比较困难，在充分分析GPS信号产生原理、坐标变换原理、多普勒频移的原理等基础上，提出了多普勒频移模拟器的设计方法，论文提出利用理论轨迹产生的多普勒频移，对信号源进行改进的思路，此方法能够进一步增强标校工作效果，提高系统的动态检测能力，实现真正的无塔自动标校。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 GPS 导航定位的误差分析及差分 GPS 技术
• 1.3 目前常用的外弹道测量体制的比较
• 1.3.1 GPS 外测
• 1.3.2 雷达
• 1.3.3 多目标综合遥外测系统
• 1.4 研究工作的主要内容及章节安排
• 第二章 GPS 转发测量系统工作原理及组成
• 2.1 GPS 转发测量的基本原理
• 2.1.1 GPS 在飞行器跟踪测量中的应用
• 2.1.2 GPS 转发外测的基本方法
• 2.2 系统工作原理
• 2.3 系统组成及功能
• 2.3.1 目标接收机分系统
• 2.3.2 基准接收机分系统
• 2.3.3 检前记录器
• 2.3.4 监控与导航计算机
• 2.3.5 标校转发系统
• 2.3.6 事后数据处理分系统
• 2.3.7 控制及功能模块软件
• 2.4 工作模式
• 2.4.1 实时工作模式
• 2.4.2 收星自检模式
• 2.4.3 数据重放模式
• 第三章 转发外测关键技术
• 3.1 目标接收机和基准接收机设计
• 3.2 快速定位技术
• 3.3 事后处理技术
• 3.4 载波相位测量技术
• 3.5 工作性能计算
• 3.5.1 接收信号的可靠性
• 3.6 程序流程设计
• 3.6.1 线程模块流程设计
• 3.6.2 定时器模块流程设计
• 3.6.3 系统流程设计
• 第四章 系统误差分析及标校方法的改进
• 4.1 影响测量数据精度的误差分析
• 4.2 GPS 转发外测系统的标校原理
• 4.3 无标校塔标校方法
• 4.3.1 无标校塔标校方法
• 4.3.2 优点
• 4.3.3 可能存在的问题
• 4.3.4 动态测试
• 第五章 模拟多普勒频移动态标校
• 5.1 GPS 信号的原理
• 5.1.1 GPS 信号特性
• 5.1.2 频率分配和数据格式
• 5.1.3 伪随机码产生
• 5.1.4 自相关特性
• 5.1.5 互相关特性
• 5.2 GPS 信号生成
• 5.3 GPS 转发器的信号流程
• 5.3.1 GPS 转发器工作原理
• 5.3.2 GPS 转发器电路原理
• 5.4 GPS 卫星信号的多普勒频移
• 5.5 地心系到测站系的转换
• 5.6 空间两直线的夹角计算
• 5.7 理论轨迹某时某点的多普勒频移计算
• 5.8 模拟多普勒频移信号的形成
• 5.8.1 转换实现方法
• 5.8.2 数据采编
• 5.8.3 数据编码
• 5.8.4 数据注入进行动态标校
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献