多径环境下GPS高精度定位接收研究

论文摘要

随着GPS（全球定位系统）技术在越来越多的方面广泛应用,人们对GPS的定位精度提出了越来越高的要求,有的已经要求达到厘米甚至毫米级。差分GPS系统虽然可以消除大部分定位误差,提高定位精度,但是还是无法消除多径信号引起的定位误差。本文在分析多径信号对GPS接收机跟踪环路的影响的基础上,重点研究了基于码跟踪环和载波跟踪环的多径抑制方案。主要成果有:1、对GPS多径信号进行建模,并分析多径信号对GPS接收机跟踪环路（包含码跟踪环和载波跟踪环）的影响。2、研究了已有的码跟踪环的多径抑制方案,在此基础上提出了新的多径抑制方案（TK-MPI算法）,将TK算法与MPI算法通过级联的方式结合起来,得到了更小的码跟踪误差,通过仿真,其码跟踪误差大概是传统接收机的1/20,是TK算法的1/3。3、提出了基于载波跟踪环的多径抑制方案,运用最小二乘的方法估计出多径参数,通过运算估计出载波跟踪误差,从而进行误差补偿。通过仿真,可以比较准确地估计出载波跟踪误差。4、最后,将提出的多径抑制方案应用到差分GPS系统中,仿真结果表明可以得到更好的定位精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 GPS系统的发展
• 1.2 研究背景
• 1.3 研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 GPS系统概述
• 2.1 GPS系统组成及定位原理
• 2.1.1 GPS系统组成
• 2.1.2 GPS定位原理
• 2.2 GPS信号格式
• 2.2.1 GPS信号的调制及频率关系
• 2.2.2 GPS导航电文
• 2.2.3 GPS卫星的测距码
• 2.3 GPS接收机
• 2.3.1 GPS接收机结构
• 2.3.2 码跟踪环
• 2.3.3 载波跟踪环
• 2.4 本章小结
• 第三章 GPS多径信道及其对GPS接收的影响
• 3.1 多径环境下GPS信道建模
• 3.2 多径对GPS码跟踪的影响
• 3.2.1 延迟锁定环（DLL）原理
• 3.2.2 多径影响下的DLL环
• 3.2.3 仿真结果
• 3.3 多径对GPS载波跟踪的影响
• 3.3.1 多径影响下的载波跟踪环
• 3.3.2 仿真结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 GPS接收多径抑制方案
• 4.1 已有的码跟踪环多径抑制方案
• 4.1.1 采用最大似然估计的多径分离方法
• 4.1.2 信道冲激响应估计模型
• 4.1.3 基于TK算法的多径估计方法
• 4.1.4 基于MPI的多径衰落估计
• 4.1.5 基于MPI的码跟踪误差的开环补偿技术
• 4.1.6 算法比较
• 4.2 TK-MPI算法
• 4.2.1 方案的提出
• 4.2.2 仿真结果
• 4.3 载波跟踪环多径抑制方案
• 4.3.1 方案的提出
• 4.3.2 仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 应用多径抑制模块的差分GPS系统
• 5.1 差分GPS系统原理
• 5.1.1 位置差分GPS
• 5.1.2 伪距差分GPS
• 5.1.3 相位平滑伪距差分GPS
• 5.1.4 载波相位差分GPS
• 5.2 应用多径抑制模块的差分GPS系统
• 5.2.1 应用多径抑制方案的伪距差分GPS
• 5.2.2 应用多径抑制方案的载波相位差分GPS
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果