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为解决都市环境中的精确导航问题,现代导航定位技术手段趋向于从单一的GNSS定位方式向由地面无线电信号与GNSS信号一起构成多信号源融合的组合导航定位方式发展。近年来,紧跟全球电视信号数字化的热潮,我国数字电视地面广播基础设施建设得到了长足的发展,使得利用地面数字电视广播信号这一新技术手段进行无线电导航定位成为可能。我国于2006年正式制定并颁布了自主数字地面电视广播标准GB20600-2006(Digital TelevisionMultimedia Broadcasting,DTMB)。该标准的颁布和推广解决了之前我国数字电视建设中存在的标准混乱、不统一的问题,为在我国开展利用数字电视地面广播信号进行导航定位技术研究和应用带来了机遇。以此为背景,作为863课题“都市环境下多传感器组合导航技术研究”的重要组成部分,本论文开创性的进行了基于我国国标DTMB的数字电视地面广播信号定位技术的研究工作。
本论文在对当前主要的无线电导航定位方法进行分析总结的基础上,通过对DTMB信号体制特点的深入分析,在不改变电视台数字电视广播信号的前提下提出了DTMB导航定位方法、开展了相关关键技术研究,并在此基础上进一步对DTMB与GNSS联合导航定位的方法和可行性进行了研究和实验验证。论文主要研究工作有:
(1)分析了无线电导航定位技术的发展概况以及城市导航定位技术应用现状,研究了国外数字电视定位技术的最新成果。通过比较现有无线电定位算法、借鉴GNNSS导航定位技术原理,以及结合对DTMB信号体制特点的分析,提出了基于DTMB的数字电视地面广播导航定位方法:
(2)通过对DTMB信号帧结构的深入分析,提出了DTMB伪距测量中的主要关键技术问题,通过仿真分析提出了解决DTMB信号测距关键技术问题的方法；
(3)利用FPGA+DSP搭建了DTMB信号定位接收机实验平台,实现了对电视台DTMB广播信号的捕获、跟踪,得到了DTMB信号的伪距测量结果。该结果进一步验证了论文提出的基于DTMB的数字电视地面广播定位方法的可行性,以及论文所设计的关键算法的正确性；
(4)对数字电视地面广播发射基站时间频率同步技术进行了研究和分析,根据精确导航定位的技术要求以及DTMB基站现有基础设施条件,提出了几种技术实现方案并针对卫星共视法提出了利用数字电视广播信号传送时间数据的新方法；
(5)研究和提出了利用DTMB信号与GNSS信号进行联合导航定位的方法,利用DTMB定位实验样机和CAPS接收机搭建了卫星联合导航定位接收机实验系统。通过对三颗CAPS卫星信号和一个DTMB基站信号接收、解算,实现DTMB信号和GNSS卫星信号的联合导航定位,验证了利用DTMB信号进行都市组合导航定位的技术可行性。