慣性輔助的GNSS捕獲技術(shù)研究.pdf

1、基于慣性信息輔助的GNSS捕獲環(huán)路能夠有效的提高GNSS接收機(jī)性能，既能夠克服環(huán)境因素對(duì)GNSS的影響，保證GNSS捕獲環(huán)路能夠在高動(dòng)態(tài)、強(qiáng)干擾環(huán)境下進(jìn)行穩(wěn)定信號(hào)捕獲。慣性輔助GNSS捕獲環(huán)路時(shí)SINS/GNSS深組合導(dǎo)航的重要組成部分，能夠?yàn)樯罱M合系統(tǒng)的穩(wěn)定、實(shí)時(shí)、連續(xù)、高精度導(dǎo)航提供有效保證。
　　本文基于慣性導(dǎo)航技術(shù)，對(duì)慣性信息輔助的GNSS捕獲環(huán)路進(jìn)行了理論研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)慣性傳感器信息的捷聯(lián)慣性解算獲得載體位置、速

2、度、姿態(tài)等導(dǎo)航信息。通過(guò)慣性導(dǎo)航結(jié)果和衛(wèi)星星歷估計(jì)GNSS信號(hào)多普勒頻移，并針對(duì)多普勒頻移的估計(jì)誤差進(jìn)行基于時(shí)間序列的HMDAR建模估計(jì)；對(duì)GNSS接收機(jī)捕獲的基本性能參數(shù)做深入分析與仿真，研究影響捕獲性能的關(guān)鍵因素，根據(jù)慣性導(dǎo)航能夠提供的輔助信息，設(shè)計(jì)引入慣性輔助GNSS捕獲的方法，并對(duì)引入慣性輔助后的捕獲性能做理論分析，應(yīng)用實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)捕獲性能進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。
　　分析了單獨(dú)GNSS和SINS系統(tǒng)的基本工作原理，對(duì)GNSS衛(wèi)星

3、射頻信號(hào)進(jìn)行分析，捕獲、跟蹤基本理論研究與仿真；對(duì)基于四元數(shù)算法的捷聯(lián)慣性解算進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，與理論仿真，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求設(shè)計(jì)了基于 FPGA和DSP的組合系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證平臺(tái)。
　　分析GNSS系統(tǒng)中多普勒頻移的產(chǎn)生原因，并通過(guò)理論分析其取值范圍，分析多普勒頻移對(duì)GNSS信號(hào)捕獲、跟蹤的影響。建立多普勒頻移誤差模型，并應(yīng)用非線性時(shí)間序列建模方法HMDAR對(duì)多普勒頻移誤差進(jìn)行誤差建模與補(bǔ)償。
　　針對(duì)傳統(tǒng)的相干積

4、分捕獲算法進(jìn)行性能分析和理論仿真，對(duì)影響捕獲性能的參數(shù)進(jìn)行逐個(gè)分析。根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)引入慣性導(dǎo)航提供的速度、位置、姿態(tài)輔助GNSS信號(hào)捕獲的方法，并分別對(duì)引入輔助后接收機(jī)冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)的捕獲性能進(jìn)行仿真分析。
　　利用自主設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)配合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的硅微航姿系統(tǒng)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)配合以商用接收機(jī)結(jié)果作為對(duì)照。在實(shí)際運(yùn)動(dòng)環(huán)境采集GNSS中頻數(shù)據(jù)和SINS原始信息，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，引入慣性信息估計(jì)的多普勒頻移后，信號(hào)捕獲性能顯著