飞行模拟机GPS导航系统研究

论文摘要

飞行模拟器是对现代仿真技术的复杂应用,是航空的重要实验研究设施。导航系统是飞行模拟器的一个子系统,其任务是在飞机行驶过程中提供即时位置、航速、姿态等飞行数据给飞行员。GPS在民用航空领域的发展,使其有可能取代路基无线电导航系统。作为对真实飞机的仿真,研究飞行模拟机GPS导航系统具有重要意义。本文结合计算机仿真技术,以飞行模拟器GPS导航系统为研究对象,研究了GPS导航定位技术的计算机仿真,应用VC++编程完成了GPS定位的软件仿真系统,文章的主要内容包括:（1）分析卫星运动原理,研究卫星星历数据和由星历参数计算卫星坐标的方法。（2）分析GPS定位原理,研究GPS定位观测量、误差、卫星分布对于定位精度的影响和观测方程。（3）分析飞行模拟器GPS导航系统与普通民用GPS导航系统的异同。建立飞行模拟器GPS导航系统数学模型。在建立模型的过程中的几个可能创新点:选星环节选用了四面体体积法,减少了系统的计算时间,提高了效率;伪距仿真环节提出了残差法仿真伪距;定位解算环节采用Least Square最小二乘法来计算用户的位置,提高了定位精度。（4）系统模型建立后,应用Matlab编程,并在实验室飞行模拟器上截取了一段飞行轨迹,对系统模型进行了验证。（5）研究飞行模拟器导航系统的结构和功能,应用VC++编写程序实现该定位仿真系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 卫星基本运行规律研究
• 2.1 GPS的时空参考系统
• 2.1.1 空间坐标系统
• 2.1.2 时间参考系统
• 2.2 GPS卫星无摄运动规律
• 2.2.1 GPS卫星轨道描述
• 2.2.2 无摄运动时GPS卫星的瞬时位置
• 2.3 GPS卫星的受摄运动
• 2.3.1 GPS卫星星历
• 2.3.2 受摄运动时GPS卫星瞬时坐标
• 2.4 卫星的几何分布及对定位精度的影响
• 2.5 小结
• 第三章 GPS导航原理及仿真系统模型
• 3.1 GPS基本观测量
• 3.2 残差法仿真伪距
• 3.2.1 与GPS卫星有关的误差
• 3.2.2 与信号传播有关的误差
• 3.2.3 与接收设备有关的误差
• 3.2.4 其他误差
• 3.3 用户位置的计算方法
• 3.3.1 最小二乘法定位解算
• 3.4 基于Matlab的仿真验证
• 3.4.1 仿真系统输入
• 3.4.2 导航电文生成子程序
• 3.4.3 星座计算子程序
• 3.4.4 选星子程序
• 3.4.5 伪距计算子程序
• 3.4.6 定位解算子程序
• 3.4.7 误差计算
• 3.5 小结
• 第四章 GPS-Simulator系统设计
• 4.1 系统开发工具及技术介绍
• 4.1.1 面向对象程序设计
• 4.1.2 Microsoft Foundation Classes
• 4.1.3 Standard Template Library
• 4.2 仿真系统组成介绍
• 4.2.1 星历生成模块
• 4.2.2 星座计算模块
• 4.2.3 选星模块
• 4.2.4 观测仿真模块
• 4.3 星历生成模块
• 4.3.1 功能分析
• 4.3.2 参数设定
• 4.4 星座计算模块
• 4.4.1 功能分析
• 4.4.2 主要程序设计
• 4.4.3 卫星位置查询
• 4.5 选星模块
• 4.5.1 功能分析
• 4.5.2 观测点位置和时间设定
• 4.5.3 主要程序设计
• 4.5.4 结果输出显示
• 4.6 定位仿真模块
• 4.6.1 功能分析
• 4.6.2 主要程序设计
• 4.6.3 结果输出显示
• 4.7 其他模块
• 4.8 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介