基于多基站的差分卫星定位技术及系统的研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工程硕士）基于多基站的差分卫星定位技术及系统的研究梅琪二○一八年六月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111503072广东工业大学硕士学位论文（工程硕士）基于多基站的差分卫星定位技术及系统的研究梅琪指导教师姓名、职称：王峰教授企业导师姓名、职称：秦济瑞高级工程师学科(专业)或领域名称：电子与通信工程学生所属学院：信息工程学院论文答辩日期：2018年6月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster（MasterofEngineering）R

2、esearchonDifferentialSatellitePositioningTechnologyandSystemBasedonMultipleBaseStationsCandidate:MeiQiSupervisor:Prof.EverettWangJune2018SchoolofInformationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要随着全球卫星导航定位技术的快速发展，卫星导航定位技术和系统已经广泛应用到各种领域。美国的全球定位系统（GPS）具有很

3、多优点，技术成熟，已在全球广泛使用，但GPS的单点定位不能满足高精度定位的要求。差分卫星定位技术在此基础上也得到了快速发展，三种差分方式中，与位置差分和载波相位差分比较，伪距差分定位精度适合民用生活需要，实现也相对简单。差分卫星定位系统也从开始的单基站差分定位系统发展到现在的多基站差分定位系统，由于单基站差分定位系统的基准站单一，作用的范围很有限，随着距离的增大，大气相关误差性减弱，定位精度降低，因此研究多基站差分定位系统是具有实际价值和意义的。本文以差分GPS定位技术为基础，对差分卫星定位技术及系统进行了深入研究。详细的分析了GPS差分卫星导航定位的基本原理，并对三种差分定位方法做了

4、实验分析，本文主要研究基于多基站的差分卫星定位技术和系统。本文的多基站差分卫星定位系统，是把多个基站分布在不同的区域。首先对基准站进行设计，由GPS接收机与树莓派结合，再连接服务器，每个基站就是一个带有服务器的基站。现有的单基站或者多基站基本原理都是一样的，都只是发送卫星原始数据或者差分修正值。本文对于多基站提出了一种基站服务器选择算法，能为用户移动站选择最近的基站作为基准站来做差分定位，移动站只用通过网络把请求查询信息与当前的大概位置发送给基站，基站服务器收到移动站的数据后对其进行解算判断，选出离移动站最近的基站为其进行差分定位。本文针对伪距差分定位技术，实现了伪距差分的扩展卡尔曼滤

5、波定位，相对于伪距差分的最小二乘法定位做了一个对比，定位结果更平滑。为了使定位结果更加平滑准确，本文提出了一种伪距差分和多普勒频移差分组合的扩展卡尔曼滤波定位，多普勒频移差分与伪距差分组合通过扩展卡尔曼滤波来进行最优融合定位。最后，本文基于该多基站差分卫星定位技术及系统进行了多组测试和实验，测试表明基站的设计达到了要求，实验结果表明多基站差分定位系统比单基站差分定位系统定位精度更好，从而验证了服务器选择算法的可行性以及多基站布置的必要性。实验表明提出的伪距差分和多普勒频移差分组合的扩展卡尔曼滤波定位能够使定位结果更I广东工业大学硕士学位论文加平滑准确，短基线定位精度在1m以内。该定位系

6、统为应用到车辆驾驶、无人机以及智能手机等产品上做出了可靠的理论和实践支撑。关键词：多基站；服务器选择算法；伪距差分；多普勒频移差分；扩展卡尔曼滤波IIAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofglobalsatellitepositioningtechnologies,satellitepositioningtechnologiesandsystemshavebeenwidelyappliedinvariousfields.TheUnitedStates'GlobalPositioningSystem(GPS)hasmanyadvantages,

7、anditstechnologyismature.Ithasbeenwidelyusedintheworld,butGPSsinglepointpositioningcannotmeettherequirementsofhigh-precisionpositioning.Differentialsatellitepositioningtechnologyhasalsobeenrapidlydevelopedonthisbasis.Amongth