一种惯导辅助卫星导航三阶载波PLL算法
卫星载波相位定位原理

卫星载波相位定位原理GPS系统是由一组在地球轨道上运行的卫星和地面控制站组成的。
这些卫星发射无线信号,接收器通过测量这些信号的到达时间来计算自身与卫星的距离,进而确定其位置。
在卫星载波相位定位中,接收器不仅测量信号的到达时间,还通过测量信号的相位差来获取更加精确的位置信息。
相位差是指两个信号到达接收器的时间差,或者说是两个信号的相位差。
这种相位差是由于信号在传播过程中经历的多径传播、大气延时等因素引起的。
具体来说,卫星载波相位定位原理基于以下几个关键步骤:1.接收器接收到来自多个卫星的信号。
每个卫星都发射由其精确时钟产生的载波信号,该信号包含卫星的位置和时间信息。
2.接收器测量每个卫星信号的到达时间。
通过测量信号的到达时间,并与卫星发射信号的发送时间相减,可以计算出接收器与每个卫星之间的距离。
3.接收器测量每个卫星信号的相位差。
接收器通过测量信号的相位差,来获取不同卫星之间的相对距离差。
这个相对距离差可以用来计算接收器相对于每个卫星的精确位置。
4.使用三角测量方法计算接收器的位置。
根据接收器与至少四个卫星的距离差和相对位置关系,可以使用三角测量方法计算出接收器的精确位置。
这个计算过程使用了卫星的位置和时间信息。
然而,卫星载波相位定位原理也存在一些挑战和限制。
首先,由于信号的相位差非常小,测量过程更加复杂且需要更高的精确度。
其次,大气延时和多径传播等影响因素会引起信号的相位差变化,需要进行相关的校正和误差修正。
最后,要求接收器具备较高的性能和计算能力,以处理复杂的信号处理和数据计算。
总体来说,卫星载波相位定位原理是一种精确度更高的定位技术,可以满足对位置精度要求较高的应用需求。
随着技术的不断发展,相信其在未来会有更广泛的应用。
高动态GPS卫星信号混合载波跟踪算法设计

c i r c u ms t a n c e . S o t h e d y n a m i c a d j u s t a b i l i t y o f c a r r i e r t r a c k i n g l o o p i s i m p o v e d . B y f o u r d i f f e r e n t d y n a mi c
高动态 G P S卫星信号混合载波跟踪算法设计
刘 满 国, 张 科
( 西北工业大学航天学院, 西安 7 1 0 0 7 2 )
摘 要: 高动 态运动环境会给 G P S卫星信号带来很大 的多普勒频移及 其变化率 , 甚至产生频率 的突变 , 单一 的
锁相环 、 锁频环 、 四象限鉴频 器无法进行稳定跟踪 。在对传统锁相环 、 锁频环原理及性能分 析的基础 上 , 设计 了一种 基于 C o s t a s 锁相环 ( C o s m s — P L L ) 、 叉积 锁频环 ( C P — F L L ) 及 四相鉴频 器( F Q F D) 并 能够 智能切 换的混 合载 波跟踪算 法, 该算法基 于二 阶 F L L辅助三阶 P L L的跟踪环路实现 , 依据不 同的动态环境使 F L L和 P L L交替l T作 , 以提高 载波
跟踪环路的动态适应性。通过 固定频率 、 频率一次斜升 、 频率二次斜升 和频率突变等 4种不同动态条件下 的实验 , 证 明了该算法在高动态环境下的有效性 和可靠性 。
关键词 : 高动态 , G P S , 四项 鉴频器 , 混合载波跟踪 中图分类号 : T N 9 6 7 . 1 文献标 识码 : A
பைடு நூலகம்
Ab s t r a c t :Hi g h d y n a mi c e n v i r o n me n t b i r n g wi t h g r e a t Do p p l e r s h i f t a n d r a t e o f c h a n g e , e v e n wi t h
北斗导航卫星B1I_测距码生成算法及相关性分析

37Internet Technology互联网+技术一、引言北斗卫星导航系统是我国独立发展、自主运行的全球卫星导航系统,能够提供高精度、高可靠的导航、定位和授时服务[1]。
2018年11月19日,我国成功发射第42、43颗北斗导航卫星,这两颗卫星也是我国北斗三号系统第18、19颗组网卫星。
此次任务的成功发射标志着我国北斗三号基本系统星座部署圆满完成。
与传统的硬件实现的GNSS 接收机相比,软件接收机可以在不改变硬件结构的前提下进行新算法的验证,并处理各种软件设备采集的中频数据和不同采样频率的信号[2]。
GNSS 软件接收机因其很强的灵活性,一直受到接收机设计和导航定位算法研究人员的关注。
在2000年以前,受计算机CPU 频率、内存等硬件条件的制约,软件实现的接收机只能同时追踪2-3颗GNSS 导航卫星,无法实现实时导航定位功能。
近年来,随着计算机性能的大幅提升,一般的个人计算机CPU 主频已达到2.0GHz 以上内存达到4G 甚至8G 以上,已完全具备同时追踪几十颗GNSS 导航卫星并完成实时导航定位的功能。
因此,国内外众多高校和研究院所纷纷针对新一代GNSS 导航卫星系统展开GNSS 软件接收机的设计研发[3],并测试验证了许多新的捕获、跟踪和导航定位算法。
我国北斗卫星导航定位系统的导航信号采用码分多址的通讯技术播发,系统内所有卫星共享相同的载波频段。
而伪随机码(或测距码)是接收机区分不同卫星信号的标志,扩展了初始信号带宽,这也是GNSS 接收机可以检测并处理弱信号的关键所在;另外,伪随机提供的码相位观测量是获得伪距观测值的基础,而后续的导航定位算法都是基于伪距观测值展开的。
因此,伪随机北斗导航卫星B1I 测距码生成算法及相关性分析码在卫星导航信号中具有关键作用,分析研究伪随机码特性对于GNSS 软件接收机的设计开发具有非常重要的实际意义。
二、北斗卫星B1I 测距码的生成原理根据信号频段的不同,北斗导航卫星中的伪随机码有多种,包括:B1频段上的B1I、B1C 码;B2频段上的B2a 码;B3频段的B3I 码等。
北斗二代B1频点导航接收机的研究与实现(iii)

生截短产生。导航电文根据速率和结构不同分为D1 (50b/s)导航电文和D2(500b/s)导航电文,在D1码 上调制有二次编码NH码,导航电文速率如表1所示。
Table 1. The navigation data rates of BD2 表 1.BD2导航电文速率
GEO I支路 Q支路 D2(500b/s) D2(500b/s) MEO/IGSO D1(50b/s),二次 编码(1kbps) D2(500b/s)
1 引言
北 斗 卫 星 导 航 系 统 ( BeiDou ( COMPASS ) Navigation Satellite System)是中国正在实施的自主研 发、独立运行的全球卫星导航系统。按照规划,北斗 卫星导航系统将由5颗静止轨道(GEO)卫星、3颗倾 斜同步轨道(IGSO)卫星和27颗中轨道(MEO)卫 星组成。其信号包括B1、B2、B3 三个频点的信号, 每个频点信号都由I、Q两个支路的“测距码+导航电 文” 正交调制在载波上。 测距码分I支路普通测距码 (C 码)和Q支路精密测距码(P码)。由于GPS发展的比 较早,也相对比较成熟,所以目前大多数的研究都是 针对GPS的,我们急需研制自己的北斗导航接收机。
基带码NCO控制 载波跟踪 环路鉴别器 载波环路 滤波器 载波 相位计数
AM1201 低噪放
1561± 20MHz 滤波器
SI4133 1561MHz本振
混频器
AD9288 采样
Figure 2. The RF module 图 2.射频模块
500us中断 读取IQ超 前、滞后、 即时相关值
C码跟踪 环路鉴别器
DSP读取伪距
同步信号
射频 模块
控制信号
基带 信号 处理
捷联惯导算法与组合导航原理讲义

捷联惯导算法与组合导航原理讲义严恭敏,翁浚编著西北工业大学2016-9前言近年来,惯性技术不论在军事上、工业上,还是在民用上,特别是消费电子产品领域,都获得了广泛的应用,大到潜艇、舰船、高铁、客机、导弹和人造卫星,小到医疗器械、电动独轮车、小型四旋翼无人机、空中鼠标和手机,都有惯性技术存在甚至大显身手的身影。
相应地,惯性技术的研究和开发也获得前所未有的蓬勃发展,越来越多的高校学生、爱好者和工程技术人员加入到惯性技术的研发队伍中来。
惯性技术涉及面广,涵盖元器件技术、测试设备和测试方法、系统集成技术和应用开发技术等方面,囿于篇幅和作者知识面限制,本书主要讨论捷联惯导系统算法方面的有关问题,包括姿态算法基本理论、捷联惯导更新算法与误差分析、组合导航卡尔曼滤波原理、捷联惯导系统的初始对准技术、组合导航系统建模以及算法仿真等内容。
希望读者参阅之后能够对捷联惯导算法有个系统而深入的理解,并能快速而有效地将基本算法应用于解决实际问题。
本书在编写和定稿过程中得到以下同行的热心支持,指出了不少错误之处或提出了许多宝贵的修改建议,深表谢意:西北工业大学自动化学院:梅春波、赵彦明、刘洋、沈彦超、肖迅、牟夏、郑江涛、刘士明、金竹、冯理成、赵雪华;航天科工第九总体设计部:王亚军;辽宁工程技术大学:丁伟;北京腾盛科技有限公司:刘兴华;东南大学:童金武;中国农业大学:包建华;南京航空航天大学:赵宣懿;武汉大学:董翠军;网友:Zoro;山东科技大学:王云鹏。
书中缺点和错误在所难免,望读者不吝批评指正.作者2016年9月目录第1章概述 (6)1.1捷联惯导算法简介 (6)1.2 Kalman滤波与组合导航原理简介 (7)第2章捷联惯导姿态解算基础 (10)2。
1反对称阵及其矩阵指数函数 (10)2。
1。
1 反对称阵 (10)2。
1.2 反对称阵的矩阵指数函数 (12)2。
2方向余弦阵与等效旋转矢量 (13)2.2.1 方向余弦阵 (13)2。
gnss基带算法

gnss基带算法GNSS基带算法是全球导航卫星系统(GNSS)中的关键技术之一,它在接收机端对接收到的卫星信号进行解调、解调、伪距计算等处理,从而实现定位、导航和时间同步等功能。
本文将从基带算法的基本原理、常见算法以及应用领域等方面进行介绍。
一、基带算法的基本原理GNSS基带算法的基本原理是将接收到的卫星信号进行分析和处理,从中提取出有关卫星位置、接收机位置和时间等信息,以实现定位和导航功能。
基带算法主要包括信号捕获、跟踪和解调、伪距计算等过程。
1. 信号捕获:接收机接收到的卫星信号是非常微弱的,需要通过信号捕获技术将其从背景噪声中提取出来。
信号捕获是通过对接收到的信号进行相关运算,从而得到与接收机位置相关的初始伪码延迟值。
2. 跟踪和解调:在信号捕获之后,接收机需要跟踪和解调接收到的信号。
跟踪是指在接收机端精确跟踪卫星信号的相位和频率,解调是指将接收到的信号解调为基带信号。
跟踪和解调过程是通过对信号进行相位锁定环(PLL)和频率锁定环(FLL)的运算来实现的。
3. 伪距计算:伪距是指接收机与卫星之间的距离,通过测量伪距可以计算出接收机的位置。
伪距计算是基于接收到的卫星信号的传播时间来进行的,通过测量接收机与多颗卫星之间的伪距差异,可以确定接收机的位置。
二、常见的GNSS基带算法1. 码相位测量算法:码相位测量算法是GNSS中常用的基带算法之一,它通过对接收到的信号进行码相位测量,从而得到接收机与卫星之间的伪距差异。
码相位测量算法主要包括码延迟估计、码相位测量和伪距计算等过程。
2. 载波相位测量算法:载波相位测量算法是GNSS中另一种常用的基带算法,它通过对接收到的信号进行载波相位测量,从而得到接收机与卫星之间的相位差。
载波相位测量算法主要包括载波相位锁定和载波相位差计算等过程。
三、GNSS基带算法的应用领域GNSS基带算法在各个领域都有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 定位和导航:GNSS基带算法可以实现对接收机位置的测量和定位,从而实现导航和导航功能。
一种非组合Galileo三频精密单点定位方法及精度分析
一种非组合Galileo三频精密单点定位方法及精度分析CHEN Jiafeng;ZHANG Yingyu【摘要】同时播发多个频段的导航信号已经成为新一代GNSS卫星的显著特征与未来趋势.多频导航信号设计对提升GNSS精密单点定位精度及缩短初始化时间方面尤其具有重大意义.本文提出了一种利用非组合Galileo三频观测数据的PPP定位算法,采用实测Galileo三频数据按照该算法进行了解算,并采用传统双频算法对相同数据进行解算形成参照,结果显示Galileo三频PPP算法在定位精度及收敛速度上均优于传统双频PPP算法,这种优势在观测数据异常时更为显著.【期刊名称】《北京测绘》【年(卷),期】2019(033)006【总页数】5页(P724-728)【关键词】伽利略;三频信号;非组合观测量;精密单点定位【作者】CHEN Jiafeng;ZHANG Yingyu【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】P228.40 引言Galileo(伽利略)系统是欧空局(ESA)打造的新一代全球卫星导航系统(GNSS)[1]。
Galileo系统提供四个频率的导航信号,相比早期GPS和GLONASS系统所采用的双频导航信号体系具有绝对性优势[2]。
多频导航信号设计对GNSS数据处理具有重大意义,例如载波相位多路径误差提取、周跳检测;尤其是提供更多模糊度解算方式和提升精密单点定位(Precise point positioning,PPP)精度及缩短初始化时间[3]。
多频信号的使用一方面可以提供更多观测量,另一方面可以提供更多观测量组合方式,这对PPP应用时提高其定位精度与缩短收敛时间具有重要意义[4]。
文献[3]推导了三种基于不同组合模式的北斗三频PPP定位模型,并利用实测北斗数据对所提出的模型进行了验证分析。
文献[5]提出了两种新的针对三频GNSS系统PPP定位的算法,基于GPS、QZSS、Galileo、BDS及GLONASS等系统分别进行了三频观测量组合系数推导,并利用实测GPS三频数据对所提出的算法进行了评估分析。
03-导航学(第三章)惯性导航系统
p ω 将按 ip 的三个分量计算形成的电信号分别送给平台
上相应的陀螺力矩器,就能实现p系对n系的跟踪。
2018/11/24 18/145
§ 3.2 平台式惯导系统的基本原理
3.2.2 水平指北方位惯导系统机械编排方程 2. 地理速度计算
n n n n ven f n (2ωie ωen ) ven gn
§ 3.2 平台式惯导系统的基本原理
3.2.2 水平指北方位惯导系统机械编排方程
4. 姿态角的获取 由于平台坐标系模拟了当地地理坐标 系,故从平台框架上角度传感器(同步 器)就可以直接取得载体的航向角、俯 仰角和横滚(倾斜)角信号。
2018/11/24
21/145
§ 3.2 平台式惯导系统的基本原理
对该微分方 程式进行求解, 即可得到运载体 在地理坐标系的 速度。
2018/11/24
19/145
§ 3.2 平台式惯导系统的基本原理
3.2.2 水平指北方位惯导系统机械编排方程 3. 纬度、经度和高度计算
L Rm n n vx enz Rn cos L sin L h vzn v
L L0 vx dt 0 R t vy
t
0
2018/11/24
0
R cos L
dt
5/145
§ 3.1 概 述(2013-11-22)
• 惯性导航系统通常由以下几个部分组成:
– – – 加速度计 用来测量载体运动的加速度。 惯导平台 模拟一个导航坐标系。 导航计算机 完成导航计算和平台跟踪回路中 指令角速度信号的计算。 – 控制显示器 给定初始参数及系统需要的其他 参数,显示各种导航信息。
卫星导航定位算法PVT
卫星导航定位算法PVT1.PVT算法基本原理PVT算法的基本原理是通过接收到的卫星导航信号,测量接收机与每颗卫星之间的距离差异,并利用这些距离信息来计算接收机的位置、速度和时间。
2.卫星信号接收和检测PVT算法首先需要接收到至少四颗卫星的导航信号,每颗卫星将发送时间和位置等信息。
接收机通过接收和解调信号,获得卫星发送的导航数据,包括卫星的时钟偏差、频率偏差和星历信息等。
3.伪距测量PVT算法通过测量接收机与每颗卫星之间的时间差,即伪距来计算位置。
伪距的计算包含两个步骤:远程时钟校正和卫星-接收机距离计算。
-远程时钟校正:卫星发送的时间信息可能会受到发送时钟的误差影响。
接收机通过接收到的导航数据中的时间信息对其进行校正,使得接收到的时间信息与接收机自身的时间保持一致。
-距离计算:通过测量到达接收机的信号的传播时间,可以计算出卫星与接收机之间的距离。
由于其传播速度等于光速,可以通过接收到的时间差来计算卫星和接收机之间的距离。
4.定位解算PVT算法利用接收机到至少四颗卫星的距离信息,通过三角定位法计算出接收机的位置。
-三角测量法:基于距离的三角定位方法是最基本的定位算法之一、通过测量到多个卫星的距离,并将这些距离和卫星的位置信息转换为几何方程,可以利用三角法求解接收机的位置坐标。
-加权最小二乘法:由于测量误差和不同卫星的位置分布不均匀,可以采用加权最小二乘法对定位结果进行优化。
5.速度计算通过接收到的多个卫星的距离变化率,可以计算接收机的速度。
速度计算的基本原理是利用两次位置的差值和时间差来估计速度。
6.时间维护PVT算法不仅可以计算位置和速度,还可以计算接收机的时间。
通过接收到的卫星的时钟信息,可以校正接收机的时间偏差,并实时更新接收机的时间。
总结:卫星导航定位算法PVT通过接收到的卫星导航信号,并通过测量卫星-接收机之间的距离差异,实现对接收机位置、速度和时间的计算。
PVT 算法的主要步骤包括信号接收和检测、伪距测量、定位解算、速度计算和时间维护。
一种新型的伪卫星辅助下的惯导初始对准方法
一种新型的伪卫星辅助下的惯导初始对准方法
管春洋;卿立;何伟
【期刊名称】《导航定位与授时》
【年(卷),期】2017(004)003
【摘要】静基座且已知载体位置的情况下,INS可以快速地完成初始对准,但是在野外环境下通常无法快速地给出初始位置.伪卫星具有铺设简单快捷,不易受到破坏的特点,适合在未知环境下作为GNSS系统的补充来辅助定位.但是在GNSS拒止的情况下,如果单独使用伪卫星(PL)来进行定位会存在定位结果误差较大等问题,难以辅助INS系统完成初始对准.为了解决GNSS拒止情况下伪卫星辅助惯性导航系统进行初始对准存在的问题,提出了以高度传感器辅助下的PL定位算法,利用该算法得到准确的位置信息进而实现GNSS拒止条件下INS系统的初始对准,满足高精度的INS系统在复杂环境下的使用需求.
【总页数】5页(P17-21)
【作者】管春洋;卿立;何伟
【作者单位】北京自动化控制设备研究所,北京100074;北京自动化控制设备研究所,北京100074;北京自动化控制设备研究所,北京100074
【正文语种】中文
【中图分类】U666.1
【相关文献】
1.一种惯导辅助下的多模卫星导航系统故障卫星识别方法 [J], 李然;王玮;薛庆全
2.GPS辅助捷联惯导系统动基座初始对准新方法 [J], 马建萍
3.基于DVL信息辅助下的捷联惯导初始对准可观测性分析 [J], 罗银波;张光俊;胡柏青;常路宾
4.高精度GNSS辅助下MEMS惯导的初始对准方法 [J], 张旭;朱建良;薄煜明
5.一种基于平面惯性坐标系的极区惯导快速初始对准方法 [J], 马恒;王荣颖;林秀秀因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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n e w t r a c k i n g l o o p c a n n o t o n l y w o r k r e l i a b l y i n h i g h d y n a mi c c o n d i t i o n s ,b u t a l s o l a r g e l y r e d u c e t h e n o i s e b a n d w i d t h
第3 0 卷 第1 2 期
文 章编号 : 1 0 0 6 — 9 3 4 8 ( 2 0 n) 1 2— 0 0 1 3 一 o 4
计
算
机
仿
真
2 0 1 3 年1 2 月
一
种 惯导 辅助 卫 星导 航 三 阶载 波 P L L算 法
吕 鹏, 陆 明泉 , 冯振 明
( 清华大学 电子工程系 , j E 京 1 0 0 0 8 4)
or f w a r d .T h e P L L b a n d wi d t h a n d t h e s t e a d y—s t a t e e r r o r b e f o r e a n d a f t e r I NS a i d i n g we r e na a l y z e d .T h e I NS—a i d e d P L L p h a s e t r a c k i n g e r r o r wi t h t h e l o o p b a n d wi d t h a n d c a r r i e r—n o i s e—r a t i o w a s s t u d i e d .T h e r e s u l t s s h o w t h a t t 导航接收机性 能, 在 载体 高动态运动条件下卫 星导航接收机 常采用 三阶锁相环 ( P L L ) 进 行
载波跟踪 , 但在某些应用 中, 接收机 与卫 星之间存在高达 5 O s / s的加加速度 , 此时 P L L相位误差将超过 允许容 限, 不能稳定 跟踪载波相位 。为解决上述问题 , 提出了一种利用惯性 导航 系统 ( I N S ) 速度信 息辅助卫星导航接收机三 阶 P L L跟 踪环的算
s i g n a 1 .H o w e v e r ,i n s o m e a p p l i c a t i o n c o n d i t i o n s w h e n t h e j e r k i s l a r g e r t h a n 5 0 g / s , t h e P L L w i l l e x c e e d t h e a l l o w a —
b l e t o l e r nc a e a n d c a u s e f o r t h e P L L l o s s o f l o c k .I n t h i s p a p e r ,a n a l g o i r t h m o f I NS a i d e d t h r e e—o r d e r P L L wa s p u t
t h e s a t e l l i t e n a v i g a t i o n r e c e i v e r s t r a d i t i o n a l l y u s e t h r e e —o r d e r p h a s e l o c k l o o p ( P L L )t O t r a c k t h e r e c e i v e d n a v i g a t i o n
法。通过理论推导与仿真方法 , 详细分 析了 I N S 辅助前后接收机 P L L环路带 宽、 相位稳态跟踪误差变化情况 ; 分析了 I N S 辅 助后 P L L 相位颤动随环路带宽及噪载比变化情 况。结果 表明, 新 的跟踪环不仅能在高动态条 件下稳定工作 , 同时可以大幅
减小 P L L噪声带宽 , 提高接收机抗干扰能力 。 关键词 : 惯导辅助 ; 三 阶锁相环 ; 高动态 ; 抗干扰 中图分类号 : T N 8 5 0 .4 文献标识码 : A
( D e p a r t me n t o f E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g , T s i n g h u a U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 ,C h i n a )
ABS T RACT : C a r r i e r t r a c k i n g i s a k e y t e c h n o l o g y i n s a t e l l i t e n a v i g a t i o n r e c e i v e r .I n t h e h i g h d y n a mi c c o n d i t i o n s ,
Al g o r i t hm o f Thr e e Or d e r S a t e l l i t e Na v i g a t i o n Ca r r i e r PLL Lo o p Ai d e d b y I NS
L V Pe n g, L U Mi n g—q u a n, F ENG Z h e n—mi n g