摘要：目前,GPS已被应用于军事、航海、航空、测量、交通、勘测等几乎一切与位置、速度、时间有关的人类活动中。自从GPS系统建立以来,世界上对于GPS及其应用技术的研究越来越普及,我国在该领域的一些关键技术的研究也取得了一定的成果。本文针对国内外GPS接收机及其应用的研究现状与热点,对几个重要的关键技术进行了深入研究,包括不完整星座的定位算法、接收机定位的完好性算法、接收机应用的电磁兼容设计、嵌入式GPS接收机的设计技术等等,并在以上各个关键技术的研究中,给出了比较新颖和实用的算法和设计,取得了具有参考价值的研究成果。本文的主要研究工作包括以下几个方面的内容:1.针对GPS系统不完整星座条件下,GPS接收机无法定位的情况,研究了利用高度估计算法辅助接收机定位的方法,并在此基础上提出了高度辅助定位的改进算法。该算法通过对高度的加权估计增加定位方程组中的已知信息,进而将方程组扩充为可求解的状态。同时,提出接收机时钟偏差模型辅助接收机定位方法,这一方法基于健康钟差解算值建立时钟偏差模型,将用模型预测的钟差引入GPS观测方程中,可以辅助GPS接收机进行短时定位。实验结果表明,这两种辅助方法短时间内可以使GPS接收机继续给出定位信息,从而提高了GPS接收机导航定位的可用性。2.对卫星故障检测与隔离的RAIM算法研究进展进行了深入的分析。并针对当前广泛研究的RAIM算法中的问题,提出了基于MCMC粒子滤波的接收机自主完好性监测算法,实验结果表明,该算法可有效地检测与隔离故障卫星,解决了非高斯测量噪声环境下检测性能下降的问题。3.针对我国内河水上交通安全监管系统的现状以及现代各种船载电气、电子设备日益突出的电磁兼容问题。设计了用于船舶安全监控的船载终端系统,并分析了系统中造成电磁干扰的因素和电磁干扰的传递方式,针对终端现场实际工作遇到的具体问题提出了船载终端系统设计的EMC优化措施,通过了专业电磁兼容检测机构的测试。实验结果表明,船载终端系统长期工作稳定、可靠。4.针对自主设计的船载终端系统的需要,设计了一种基于NemeriX公司GPS芯片组的GPS接收机。实验结果表明,系统的整体设计合理,定位性能和指标完全可以满足SPS用户的需要。从中获得的数字中频GPS信号可为后续GPS信号处理的研究提供前提和基础。同时,研究了嵌入式GPS接收机配置方案和优化方法,并成功地应用到导航研究所研究的基于FPGA的GNSS接收机设计中。
