基于超快速星历的GNSS接收机研究和设计.pdf

基
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超
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的
GNSS (申请工学硕士学位论文)
接
收
机
的
研
究
与
设基于超快速星历的 GNSS
计
接收机的研究与设计

戴
超





培养单位: 信息工程学院
武学科专业: 物理电子学
汉
理研究生: 戴超
工
大
学指导教师: 戴亚文


2014 年 5 月
万方数据
分类号密级
U D C 学校代码 10497



学位论文

论文题目基于超快速星历的 GNSS 接收机的研究与设计
英文题目 Research and design of GNSS receiver
based-on ultra-rapid ephemerides
研究生姓名戴超
戴亚文教授博士
指导教师姓名职称学位
单位名称武汉理工大学理学院邮编 430070
申请学位级别硕士学科专业名称物理电子学
论文提交日期 2014 年5 月论文答辩日期 2014 年5 月
学位授予单位武汉理工大学学位授予日期
答辩委员会主席杨杰评阅人杨杰、王海涛


2014 年 5 月
万方数据
独创性声明
本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作
及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地
方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包
含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材
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签名: 日期:




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(保密的论文在解密后应遵守此规定)
研究生(签名): 导师(签名): 日期
万方数据
武汉理工大学硕士学位论文
摘要
GNSS 是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)的简称,泛
指包括美国的 GPS、中国的“北斗”在内的多种卫星导航系统。作为一种高新
技术,GNSS 在全世界范围内得到了广泛的应用,在工农业生产和国防建设中发
挥着巨大的作用。随着社会的发展和进步,世界各国竞相发展自己的导航定位
系统,努力在未来的竞争中占有一席之地,导航定位技术已经成为一个国家综
合实力的象征。因此,研究 GNSS 接收机的实现技术及提高定位精度的方法,
具有十分重要的实际意义。
本文对全球导航卫星系统的现状和应用进行了介绍,对单点定位技术的发
展进行了研究,在研究背景的基础上,提出了基于超快速星历来提高 GNSS 接
收机定位精度的设计思路和方法,并设计了具体实现方案。由数据处理中心分
析和处理 IGS 提供的超快速星历,通过数据通讯链路将计算出的卫星轨道、钟
差改正数播发给用户,用户端接收机利用所得到的数据计算出精密轨道和钟差,
从而达到提高接收机实时定位精度的目的。
根据设计方案,采用嵌入式 Linux 技术搭建了 GNSS 接收机的平台,选取三
星公司的 S3C6410 作为接收机的主控芯片,对接收机的主要外围模块和接口部
分进行了设计。根据接收机的功能需求,选取了 HG-TG02 型号的 GPS/BD 模块
提供实时精密定位所需的导航电文与原始测量值,并对 Linux 环境下导航定位原
始观测数据的获取和处理进行了设计。选取 3G 网络作为数据通讯链路方案,选
用 AD3812 作为 3G 通讯模块,完成 3G 模块的驱动与拨号配置,利用 Socket 编
程对网络数据的接收与发送进行了设计。
在算法方面,本文对几种常见的卫星星历插值算法进行了介绍,分析和比
较了不同算法与插值阶数对精度的影响,选取拉格朗日插值法用于超快速星历
的插值。此外,本文对星历播发的数据通道、任务类型、报文格式进行了详细
的设计。软件方面,在接收机内部实现了原始观测数据与星历数据的融合与处
理,解算出定位结果。最后,从数据通讯链路和定位效果方面,对本文的设