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GPS全球定位系统以其全球性、全天候、实时定位等优点显示了强大的生命力和竞争力,在航空、航天、航海及许多民用领域有着广泛的应用。一般情况GPS采用C/A码,水平定位误差能够小于16米(SA政策取消)。尽管SA政策的取消大幅提高了定位精度,但对于GPS单机定位来说,从GPS卫星到信号的接收仍存在着诸多误差源。GPS的误差来源包括星历误差、卫星时钟误差、相位不确定性、电离层和对流层的折射、多路径效应以及接收机噪声。
随着GPS在全球的普及应用,卫星定位技术和干扰抑制正在成为研究的热点。本文对GPS卫星定位及抗干扰技术作了较为深入的研究,内容主要分为四个部分,分别是:GPS系统的特点、组成及GPS信号的特性:GPS接收机的内部结构和工作原理:伪距和伪距差分定位:GPS抗窄带干扰技术。全文共分为六章,其中第四章基于C/A码的GPS定位原理与技术和第五章GPS中窄带干扰的抑制是本论文论述的重点。
本文在研究GPS信号特性的基础上,着重研究了GPS定位中常用的两种方法:基于C/A码的伪距定位、伪距差分定位。分析了它们定位的基本原理,并对单点静态定位、动态定位进行了实验研究,通过分析采集的数据,得出这样的结论:伪距差分定位的精度高于伪距定位,但是伪距定位与提高精度的算法相结合更适合导航应用。这是因为伪距差分采用伪距改正数,而伪距改正数的数据短,自动纠错编码容易,在限定的距离里误码率极低,大大保证了它的可靠性和实用性,但是随着距离的加大,系统误差增大,定位精度降低。
另外,本文在研究GPS接收机内部结构的基础上,对相关的抗干扰技术进行了研究。为了抑制窄带干扰,着重研究了两种主要的自适应算法:最小均方算法和递归最小二乘算法。最小均方算法计算简单,收敛性慢,而递归最小二乘算法计算复杂,收敛性快。为了提高最小均方算法的收敛特性,提出了改进的最小均方算法,如变换域算法和梯度自适应格型算法。为了减小递归最小二乘算法的计算复杂性,提出了格型递归最小二乘算法。通过实验、计算机仿真,证明了这些算法能有效抑制窄带干扰,提高定位精度。