基于惯性辅助的卫星定位控制技术研究

作     者：樊龙江 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈帅

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：BDS/GPS 惯性辅助 基带处理 UKF/AUKF定位解算 

摘      要：近年来,卫星导航系统发展日益成熟,随着我国北斗系统(BDS)组网日趋完善,国民对于卫星导航的需求日益增多。卫星导航系统能够提供全天候实时的定位导航授时服务,但是在高动态、弱信号等复杂环境下无法提供稳定可靠的导航信息。为了进一步提升卫星导航的综合性能,利用惯性信息辅助卫星导航系统已成为当前导航领域的研究热点。本文以某国防重点预研项目为研究背景,对惯性辅助卫星定位控制技术进行研究,主要完成工作如下:(1)对BDS/GPS基带信号处理技术进行研究,依据卫星信号的产生机理设计了一种基于FPGA的BDS/GPS基带信号处理器,详细介绍了基带处理器各个模块的具体实现及功能仿真验证;(2)对惯性辅助BDS/GPS接收机技术进行了研究。针对高动态、弱信号等复杂环境下,常规GNSS接收机无法持续稳定跟踪卫星信号的问题,设计了一种惯性信息辅助接收机的捕获、环路跟踪技术,提升了系统在复杂环境下跟踪卫星信号的能力。此外,针对常规冷启动时间较长问题,设计了一种惯性辅助快速热启动技术,大大缩短了初始定位的时间;(3)对BDS/GPS双模联合定位技术进行研究。针对双模系统定位算法的差异,设计了一种双模联合定位算法;针对传统定位算法定位结果粗糙且杂乱的问题,设计了一种无迹卡尔曼滤波(UKF)定位算法,并在此基础上引入了自适应修正因子,增强了系统的定位精度和鲁棒性能;最后对惯性辅助卫星定位控制系统的软硬件设计进行了详细的介绍,通过模拟器试验和跑车试验,验证了系统整体的导航性能。