北斗接收机关键技术研究

• 作 者: 柯腾伦
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 北斗接收机 定位精度 伪码跟踪 载波跟踪 定位解算

当前，北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System, BDS）已经完成一期卫星组网，并开始向亚太地区提供全天候导航、定位和授时服务。作为卫星导航系统三大组成部分之一的接收机的任务是完成对卫星信号的跟踪、观测量的提取和定位解算功能，而定位精度的优良程度往往成为评价接收机性能的标准之一。本文以提高北斗B1频点接收机的定位精度为目标，对伪码/载波跟踪、定位解算等关键技术进行了深入的分析，总结了提高接收机定位精度的理论和方法，并通过仿真对各项技术加以验证。本文首先分析了定位误差的来源，理论推导出提高定位精度的两项措施：提高测距精度和改善卫星几何分布。随后从信号传播误差、卫星误差和接收机误差三个方面给出了消除或减小测距误差的方法。其次，从导航信号处理和定位解算两个角度深入分析了提高接收机定位精度的方法。在导航信号处理部分，对载波环和码环的跟踪误差进行了深入的分析，并对锁频环辅助锁相环、载波环辅助码环、窄相关等关键技术进行了研究，证明了以上技术在一定条件下可以显著提高接收机的跟踪精度。本文提出一种基于扩展卡尔曼滤波器结构的环路结构，该方法在模型建立正确、参数选择合适的条件下可以很好的提高跟踪环路的跟踪精度。在定位解算部分，针对传统最小二乘法定位结果的杂乱性和时间不相关特性，研究了WLS、EKF、PF三种算法用于接收机定位解算的效果，得出了三种算法均能在不同程度上提升接收机定位精度的结论。