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接收機性能，既能夠克服環(huán)境因素對GNSS的影響，保證GNSS捕獲環(huán)路能夠在高動態(tài)、強干擾環(huán)境下進行穩(wěn)定信號捕獲。慣性輔助GNSS捕獲環(huán)路時SINS/GNSS深組合導航的重要組成部分，能夠為深組合系統(tǒng)的穩(wěn)定、實時、連續(xù)、高精度導航提供有效保證。
　　本文基于慣性導航技術(shù)，對慣性信息輔助的GNSS捕獲環(huán)路進行了理論研究與實驗驗證。通過對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)等導航信息。通過慣性導航結(jié)果和衛(wèi)星星歷估計GNSS信號多普勒頻移，并針對多普勒頻移的估計誤差進行基于時間序列的HMDAR建模估計；對GNSS接收機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)慣性導航能夠提供的輔助信息，設計引入慣性輔助GNSS捕獲的方法，并對引入慣性輔助后的捕獲性能做理論分析，應用實際實驗數(shù)據(jù)對捕獲性能進行實際驗證。
　　分析了單獨GNSS和SINS系統(tǒng)的基本工作原理，對GNSS衛(wèi)星

3、射頻信號進行分析，捕獲、跟蹤基本理論研究與仿真；對基于四元數(shù)算法的捷聯(lián)慣性解算進行了數(shù)學推導，與理論仿真，并在此基礎上根據(jù)實際應用需求設計了基于 FPGA和DSP的組合系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理驗證平臺。
　　分析GNSS系統(tǒng)中多普勒頻移的產(chǎn)生原因，并通過理論分析其取值范圍，分析多普勒頻移對GNSS信號捕獲、跟蹤的影響。建立多普勒頻移誤差模型，并應用非線性時間序列建模方法HMDAR對多普勒頻移誤差進行誤差建模與補償。
　　針對傳統(tǒng)的相干積

4、分捕獲算法進行性能分析和理論仿真，對影響捕獲性能的參數(shù)進行逐個分析。根據(jù)分析結(jié)果設計引入慣性導航提供的速度、位置、姿態(tài)輔助GNSS信號捕獲的方法，并分別對引入輔助后接收機冷啟動和熱啟動的捕獲性能進行仿真分析。
　　利用自主設計系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理平臺配合實驗室現(xiàn)有的硅微航姿系統(tǒng)搭建實驗平臺，同時配合以商用接收機結(jié)果作為對照。在實際運動環(huán)境采集GNSS中頻數(shù)據(jù)和SINS原始信息，實驗結(jié)果顯示，引入慣性信息估計的多普勒頻移后，信號捕獲性能顯著