偽衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)定位算法研究.pdf

1、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是我國(guó)研制的全天候的區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗系統(tǒng)和其他類似的GNSS不論是在陸地、海洋還是在天空中都已經(jīng)是獲取定位導(dǎo)航信息的最佳途徑，而且發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。然而，由于BDS/GNSS信號(hào)本身的限制和人們對(duì)位置信息越來(lái)越多樣化的需求，其在室內(nèi)定位、山谷、隧道等信號(hào)被遮擋的區(qū)域便無(wú)法滿足定位需求。偽衛(wèi)星系統(tǒng)，作為一個(gè)GNSS的增強(qiáng)系統(tǒng)便可以解決這個(gè)問(wèn)題，不僅可以提供額外的類GNSS信號(hào)，還可以在完全沒(méi)有GNSS

2、信號(hào)的區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立組網(wǎng)定位。而且，偽衛(wèi)星的加入使得利用載波相位測(cè)量量進(jìn)行精密定位成為了可能，使系統(tǒng)定位精度可以達(dá)到厘米級(jí)。為了跟蹤并研究國(guó)內(nèi)外在偽衛(wèi)星領(lǐng)域先進(jìn)的研究成果，本文的研究?jī)?nèi)容主要有以下幾個(gè)方面。
　　首先，本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外偽衛(wèi)星技術(shù)研究現(xiàn)狀的總結(jié)，并結(jié)合對(duì)北斗系統(tǒng)的分析，詳細(xì)闡述了北斗偽衛(wèi)星系統(tǒng)的工作原理并對(duì)設(shè)計(jì)了其中的信號(hào)體制和導(dǎo)航電文。另外還重點(diǎn)分析了北斗偽衛(wèi)星系統(tǒng)中時(shí)間同步、整周模糊度解算、非線性濾波、組網(wǎng)布局等關(guān)

3、鍵技術(shù)。
　　其次，分析了偽衛(wèi)星幾何結(jié)構(gòu)對(duì)其定位性能的影響，并詳細(xì)論證了精度因子這一評(píng)價(jià)其幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的指標(biāo)。從理論上分析了偽衛(wèi)星對(duì)北斗的增強(qiáng)原理，并結(jié)合北斗星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行了精度因子的仿真分析。
　　再次，討論了遠(yuǎn)近效應(yīng)、多徑效應(yīng)對(duì)偽衛(wèi)星布局選址的影響，并在考慮這些影響因素的情況下，以精度因子為指標(biāo)，提出了一種結(jié)合懲罰因子的自適應(yīng)遺傳算法在偽衛(wèi)星布局優(yōu)化中的應(yīng)用。結(jié)果表明，該方法完全可以完成在多個(gè)限制條件下的偽衛(wèi)星布局優(yōu)化工作

4、，其中自適應(yīng)的遺傳算法在收斂速度上更具優(yōu)勢(shì)。
　　最后，對(duì)比分析了定位算法中線性化誤差對(duì)北斗系統(tǒng)、偽衛(wèi)星系統(tǒng)的影響。結(jié)合對(duì)線性化誤差來(lái)源的分析，分別在北斗系統(tǒng)、北斗偽衛(wèi)星系統(tǒng)場(chǎng)景下利用擴(kuò)展卡爾曼濾波、二階擴(kuò)展卡爾曼濾波、無(wú)跡卡爾曼濾波進(jìn)行了仿真分析，并對(duì)比了三者的定位精度。結(jié)果表明，在偽衛(wèi)星距接收機(jī)距離較近且偽衛(wèi)星布局不好的情況下，系統(tǒng)的非線性程度更大，此時(shí)，UKF能夠提供更好的定位精度。但是當(dāng)定位星座距離接收機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)，EKF、E