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西安科技大学 硕士学位论文 基于DTMB-GNSS的联合定位方法研究 姓名：付欣 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：韩晓冰 @ 论文题目：基于 DTMB-GNSS 的联合定位方法研究 专 业：通信与信息系统 研 究 生：付 欣 （签名） 指导老师：韩晓冰 （签名） 摘 要 在复杂都市环境中， 全球导航卫星系统(GNSS)用户接收机所能观测到的卫星数目以 及卫星的几何图形结构通常都不理想，加之 GNSS 容易受到诸如太阳磁暴、人为干扰等 因素影响，所以依靠单纯的 GNSS 系统不能满足复杂都市环境中的精确定位要求 本论文作为中国科学院“西部之光”人才培养计划中项目“基于 DTMB 标准的数 字电视地面广播定位技术研究”中的一个子课题，主要研究将数字电视基站作为一类伪 卫星增强系统，利用 DTMB 数字电视信号与 GNSS 联合测距及定位方法，解决复杂都 市环境中精确定位问题这项研究将填补我国数字电视导航定位增强技术空白，对扩充 我国 GNSS 系统导航定位功能和性能具有重要意义具体研究工作如下： 首先，分析 DTMB 系统结构与信号帧结构，以 PN420 模式为例研究 DTMB 信号帧 头初始相位特性关系； 建立基于 DTMB-GNSS 联合定位模型并进行模块功能分析。

其次， 分析 DTMB 伪距测量原理，针对 DTMB 信号帧特性，提出 DTMB 数字电视信号捕获与 跟踪方法，利用 Matlab 仿真验证其理论可行性；在借鉴 GNSS 系统的基础上，研究联 合定位系统的定位算法，采用线性化迭代方法进行定位解算，利用 Matlab 对其原理性 及收敛性进行仿真验证最后，选取中国区域定位系统(CAPS)搭建联合定位系统实验测 试平台， 在西安地区进行联合定位系统实测， 利用实测数据画出定位打靶图并进行分析 实验测试结果表明，利用 DTMB 信号能够实现伪距测量；同时，在复杂都市环境 中，采用基于 DTMB-GNSS 联合定位系统可以实现精确定位 关 键 词：定位；DTMB；数字电视；捕获；跟踪；联合定位 研究类型：理论研究 Subject :Research on the Method of Combined Positioning Based on DTMB-GNSS Specialty :Communication and Information System Name :Fu Xin （（Signature）） Instructor :Han Xiao-bing （（Signature）） ABSTRACT Among the complex urban environment, the number of satellites and its geometry graph structure observed by Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver is not clearly, moreover, GNSS is easy to be effected by some factors such as sun magnetic storm, manmade interference, so it can not satisfy the accurate positioning depending on GNSS system in the complex urban environment. This paper is a sub subject of the research on digital TV ground broadcasting positioning technology based on DTMB standard which is the talent culturing plan of western light as CAS, it mainly takes the digital TV base station as one kind of fake satellite enhanced system, which use the digital TV signal and GNSS unite measure distance and positioning method to solve the problem like accurate positioning in the urban environment. This research will fill the blank of our digital TV navigation enhanced technology. It is very meaningful to enlarge the function and performance of our GNSS system navigation positioning. The concrete work as following: At first, it analyzes the DTMB system structure and signal frame structure, and takes an example as PN420 mode to research the relationship of signal frame head original phase; building the model of DTMB-GNSS combined positioning and analyzing the function. Second, it analyzes the principle of measuring the fake distance of DTMB, it proposals an acquisition and tracking method based on DTMB digital TV signal, and it also verifies the theory with Matlab. Taking examples from GNSS,it researchs position algorithm of combined positioning,and uses linear iterative method to solve position equation,it also verifies the theory and convergence with Matlab.At last, it builds the combined positioning system measurement platform by choosing China area positioning system (CAPS). It implants the site measurement in Xi’an city, and it draws and analyzes the positioning target practice graph with the real test data. The experiment result indicates that it can realize the fake distance measurement with DTMB; at the same time, it can carry out the accurate positioning by adopting DTMB-GNSS combined system in the complex urban environment. Key Words : Positioning DTMB Digital television Acquisition Tracking Combined positioning Thesis : Theory Research 1 绪论 1 1 绪论 1.1 引言 卫星导航定位系统的建立，起初完全是出于军事目的。

但随着战争时代的结束，卫 星导航定位系统得到不断发展和完善， 它能够方便、 快捷地提供全方位定位与导航功能， 给用户带来重要的参考信息，帮助用户做出迅速、正确的判断世界上现有的卫星导航 系统可分为两类一类是独立完整的卫星导航定位系统，正在运行的有美国的 GPS、俄 罗斯的 GLONASS 和中国的北斗导航试验系统； 正在研发的有欧盟的 Galileo 导航系统、 中国的北斗卫星导航系统和中国区域定位系统 CAPS 等 国外的导航系统为全球导航定 位系统，我国的导航系统首先是区域定位系统另一类是增强系统，它通过在广域或者 是局域内对 GPS 信号进行监测，得到差分改正信息及具有连续性、可用性、完好性等 的信息，再通过卫星或其他途径广播给用户，达到高精度和高可靠性的目的[1] 但是，对于 GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)系统而言， 它的定位精度、 可用性和可靠性都与所能观测到的卫星数目和卫星星座的几何图形结构 有关，在人气聚集的都市环境中，所能观测到的卫星数目和卫星的几何图形结构通常都 不理想，难以满足精密定位的需求由于 GNSS 这些因素的限制，使得单纯的 GNSS 系 统尚不能满足复杂都市环境中的精密定位要求， 因此本文借鉴我国成熟的数字电视信号 技术，结合我国自主制定的数字电视地面标准 DTMB，研究利用基于 DTMB 标准数字 电视信号增强 GNSS 卫星导航定位问题，并具体论述其定位的可行性、精确性以及相对 优势。

1.2 选题背景和意义 在人气越来越旺的城市生活中，数字电视广播技术越来越完善，人们的出行方式选 择也相对较多GNSS 能够提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、速度和精确 的时间信息，是目前主要的导航定位手段虽然卫星导航定位以其精度高和效率高而在 军事和民用等方面得到了广泛地应用，但是基于卫星的导航定位系统有其自身的脆弱 性，比较容易受到非故意的人为干扰(如电视信号发射)和自然干扰(如太阳磁暴)，也易 于受到故意的人为干扰(如信道阻塞)，GPS 系统还受到选择可用性(SA)政策的影响，而 且基于卫星的导航定位系统必须要求卫星在视野之内，导致在城市建筑群、峡谷和丛林 等环境下的导航定位可用性下降因此，各类 GNSS 导航定位增强技术也逐步进入人们 视野，同时，2008 年美国提出 PNT 新规划，大力提倡将各类广播通信技术作为一类导 航定位矢量，人们逐渐开始关注各类通信系统与 GNSS 系统的有机交叉融合 西安科技大学硕士学位论文 2 我国具有自主知识产权的数字电视地面广播系统传输标准， 《数字电视地面广播传 输系统帧结构、信道编码和调制》 ，标准号 GB20600-2006,简称 DTMB，自 2006 年 8 月 公布以来，已经在国内许多城市开始了试验播出，这标志着我国广播电视数字化向全国 推进的新阶段。

我国的数字电视地面广播标准 DTMB 采用了基于PN序列填充的时域同 步正交频分复用(TDS-OFDM：Time Domain Synchronous–Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的调制技术，同时采用了创新的前向纠错编码技术，实现了分级调制和编 码[2]， 在实现多媒体业务的同时为实现定位提供了条件， 为 DTMB 融入 GNSS 系统奠定 了重要的技术基础 目前，我国基于 DTMB 标准数字电视地面广播定位技术的研究和应用。