基于UWB技术的卫星定位系统的研究.pdf

摘要目前,卫星定位已经成为全球精确定位的主流技术,超宽带(Ultra-wideband,UWB)定位技术在短距离无线定位中具有无可比拟的优势。本文结合UWB技术和目前各卫星定位系统的特点,提出了一种基于UWB技术的卫星定位系统方案,并针对这一方案从系统建设和定位算法两个主要方面进行了研究。本文的主要研究如下:l、研究了UWB技术与UWB信号的特点,讨论了将UWB技术应用于卫星通信的可行性,并进行了链路预算和吞吐量计算,得到了UWB技术可以应用于卫星通信的结论。2、结合GPS、Galileo两种主要的卫星定位系统特点,对基于UWB技术卫星定位系统的系统结构、星座设计与导航电文结构进行了初步设计,并分析了基于UWB技术卫星定位系统的定位精度,比较了UWB卫星定位系统与传统卫星定位系统的优缺点。3、研究了常用的TOA、TDOA定位算法,对TDOA算法用于远距离定位时,精度问题进行了理论分析,结合仿真结果分析了TDOA算法在远距离定位时误差大的原因。4、提出了一种基于求TDOA解析解的改进算法,提高了进行远距离定位时的定位精度。仿真结果验证了这种算法用于卫星定位的可行性,且相比传统卫星定位算法,该算法所具有一定的优势。关键词:超宽带卫星定位系统定位算法TDOAAbstractAtpresent,eamaintechnologyofglobalposition,andUltra-wideband(UWB),asatellitepositioningsystembasedonUWBtechnologyisproposed,:、Ⅳ,thepreliminarydesignofsystemstructure,sat-constellationdesignandnavigationmessagestructureiscarriedon,thenanalysedpositioningprecisionofthesystem,:(UltraWideBand,uwB)技术具有隐蔽性好、抗噪声和干扰能力强、多径分辨率高、穿透能力强、低功耗、通信容量大等众多优点,在通信、雷达和定位三个方面有着广阔的应用前景和研究发展空间。无线通信的目的是在保证一定通信质量的前提下,满足尽可能多的用户同时进行通信。因为无线通信中最宝贵的就是频谱资源,传统的无线通信系统都是占用给定的频谱,相互不能重叠;UWB信号频谱能够与现有无线系统频谱重叠,从而大大提高了频谱利用率,同时也给无线通信提供了一个有用的新思路【111列。在雷达方面,UWB不仅具有极高分辨力,还能穿透各种遮挡,在军用和民用领域都有着很强的应用价值。高精度定位是UWB技术应用的一个重要方面,基于UWB技术“?的测距和定位具有传统定位方式不可比拟的优势。由于脉冲宽度仅为纳秒或次纳秒级,因此具有极大的系统带宽和良