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高精度GPS单频接收机载波相位提取与定位性能分析

张提升  郑建生  章红平  郭文飞  
【摘要】:高精度GPS单频接收机输出的载波相位信息,可广泛用于测绘、土地资源调查、地质勘探等领域,满足亚米级实时绝对定位、厘米级相对定位需求。针对这一需求,我们采用altera的SOPC技术,在FPGA软核处理器NIOSⅡ中嵌入ECOS操作系统,实现了具有载波相位输出的高精度单频接收机原型设计。为了提取高精度载波相位信息,分析了接收机时钟钟漂和载波锁相环对相位测量精度的影响,设计了基于卡尔曼滤波的三阶锁相环,实现了载波相位提取和载波相位平滑伪距定位。实验分析表明:用于载波相位提取的接收机要采用同源时钟;由三阶锁相环提取的载波相位精度在3.5mm以内;经载波相位平滑处理的伪距连续性有明显改善,接收机实测定位精度由原有的15m提高到了3m以内。自主研制的GPS接收机体积小、可扩展性强,根据需要可灵活输出包括载波相位在内的各种参数信息,为实时精密定位和深组合导航研究创造了条件。

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