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GPS接收机单向授时算法研究

作　者: 陈军
导　师: 李建文
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 授时正交多项式模型 AR模型 Kalman滤波模型
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 234次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

时间作为一个基本物理量,其产生由来已久。随着社会的发展和科技的不断进步,人类对时间的精度要求也越来越高,而且国民经济建设、国防建设以及许多工程应用也都对时间的精度提出了更高的要求。随着全球定位系统的逐步建立,使得利用卫星上的高精度原子钟来获取高精度的时间成为可能。本文正是基于这一理论来研究利用GPS接收机来实现授时,从而获得高精度的时间。另外随着我国自主研发的卫星导航系统的建立,研究GPS接收机的授时原理和机制也为我国的导航系统授时提供了参考和借鉴。本文系统地研究了利用GPS接收机定时的原理和方法、误差模型的建立以及授时算法等相关问题。首先介绍了授时的发展与现状,指出了授时需要解决的问题;分析了目前国内外授时的研究现状;进一步明确了授时算法研究的必要性。定时是下一步进行授时的基础和关键。在研究授时算法之前,介绍了定时的原理和模型,然后分析了影响定时的误差源,并对各类误差源建立了相应的改正模型或减小该类误差源的方法。针对GPS接收机授时的特点,介绍了接收机授时的一些理论,包括秒脉冲的定义和它的一些基本特性以及在GPS接收机授时中的应用。另外,鉴于在研究GPS接收机授时算法时需要用到钟差数据,之后介绍了IGS提供的钟差数据的格式。论文研究了由GPS钟差数据构成的一组钟差时间序列进行建模分析,从而来达到预报下一历元钟差的目的。采用了正交多项式模型、AR模型和Kalman滤波模型三种预报模型,分别描述了各种模型的理论并对其模型的建立以及相关系数的确定一一作了推导,接着利用IGS提供的钟差数据对模型分别进行了检验,比较了各种模型之间的区别以及适用的范围。论文最后针对Kalman滤波在单星授时方面的应用进行了分析和探讨,根据IGS提供的已知测站的星历数据来直接计算钟差,在此基础上进一步就计算的钟差数据针对Kalman滤波单星授时进行相关的分析和研究。最后,简要地总结了本文所做的工作,并对下一步的工作做了展望。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第一章绪论  9-13
  1.1 引言  9-10
  1.2 研究现状  10-11
  1.3 本文研究目的和主要研究内容  11-13
第二章 GPS定时原理和误差改正  13-29
  2.1 时间系统  13-16
    2.1.1 世界时  13-14
    2.1.2 国际原子时  14
    2.1.3 协调世界时  14-15
    2.1.4.GPS时  15-16
  2.2 GPS定时原理与模型  16-17
  2.3 主要误差源及其改正模型  17-29
    2.3.1 与卫星有关的误差  17-19
    2.3.2 与传播路径有关的误差  19-26
    2.3.3 与测站有关的误差  26-29
第三章 GPS单向授时的原理和技术  29-38
  3.1 GPS单向授时的原理  29-31
    3.1.1 单星单站定时  29-30
    3.1.2 多星单站定时  30-31
  3.2 GPS接收机授时的基本理论  31-33
  3.3 钟差数据介绍  33-38
第四章 GPS单向授时算法研究  38-61
  4.1 正交多项式模型  38-46
    4.1.1 多项式数学原理  38-39
    4.1.2 正交多项式数学原理  39-42
    4.1.3 算例分析  42-46
  4.2 A R模型  46-53
    4.2.1 模型定义  47
    4.2.2 A R( p )模型阶数p 确定  47-48
    4.2.3 A R( p )模型参数估计  48-50
    4.2.4 算例分析  50-53
  4.3 K alman滤波模型  53-60
    4.3.1 K alman滤波模型  54-55
    4.3.2 算例分析  55-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章基于Kalman滤波单星授时有关分析与实验  61-64
第六章总结与展望  64-66
参考文献  66-69
作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作  69-70
致谢  70

GPS接收机单向授时算法研究

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