双星无源定位星间测量系统的设计与实现

论文摘要

随着无线电通信技术和数字信号处理技术迅速发展，卫星定位技术也有了很大的发展。卫星无源定位技术就是其中一种具有很高的隐蔽性的卫星定位技术，主要应用于军事领域。双星无源时差频差联合定精度能主要由卫星的位置和运动速度，星间的基线距离，辐射信号载波的频率等参数所决定。因此，对星间的测距、测速和基线测量的精度就直接关系到系统定位性能。本文介绍了时差和频差定位的基本原理；通过对双星定位时差/频差定位系统和定位原理、算法的推导分析，研究了双星时差频差联合定位相关技术，然后对定位的误差进行了仿真和分析。本文的主要工作为对双星无源定位的星间测量技术进行了研究，分析了星间参数的测量对于定位精度的影响；对星间测量系统进行了设计与实现，以测量双星的时差、频差、运动速度、伪距值、频偏等，从而作用于双星定位性能的分析。本文创新点为将双星无源定位的性能与星间参数的测量进行了联合讨论，通过对星间测量系统的设计与实现，直观的分析了双星无源定位系统定位精度的影响因素。通过仿真和实际的分析得到了如下结论：双星无源时差频差联合定位精度与时差测量误差成线性正比，与频差测量误差成线性正比；双星无源时差频差联合定位误差与基线测量误差、卫星速度误差成2次方关系；虽然地轨道卫星覆盖率低，但是定位精度较高，所以卫星的轨道规划要全方位衡量。本文在对星间测量系统的实现过程中，涉及的工作还包括RS-232、RS-422和CAN总线接口数据的发送和接收，系统数据显示和误码率的统计等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状与趋势
• 1.3 研究内容和意义
• 第二章 双星无源定位的基本原理和算法
• 2.1 引言
• 2.2 空间坐标系
• 2.2.1 地心惯性坐标系
• 2.2.2 地心地固坐标系
• 2.2.3 大地坐标系
• 2.2.4 ECI 与 WSG 84 大地坐标系的相互转换
• 2.3 时差和频差定位的基本原理
• 2.3.1 时差定位的基本原理
• 2.3.2 频差定位的基本原理
• 2.4 双星时差/频差联合定位的原理和算法
• 2.5 双星时差/频差定位误差分析
• 2.6 双星定位仿真分析
• 第三章 星间测量系统需求分析
• 3.1 引言
• 3.2 空间参数的原理
• 3.3 星间时差频差测量与同步
• 3.4 双星多普勒测量原理
• 3.5 星间时频测量误差分析
• 第四章 星间测量系统的设计
• 4.1 引言
• 4.2 时频单元的设计
• 4.2.1 时频单元结构设计
• 4.2.2 模块详细设计
• 4.3 系统软件的设计
• 4.3.1 结构设计
• 4.3.2 软件功能需求和设计原型
• 4.3.3 各模块详细设计
• 第五章 星间测量系统的实现与测试
• 5.1 引言
• 5.2 星间测量系统的实现
• 5.2.1 时频单元的实现
• 5.2.2 系统软件的实现
• 5.3 星间测量系统的测试与分析
• 5.4 双星测量数据仿真分析
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间取得的研究成果