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原文传递基于北斗地基增强的车载网接收机关键技术研究

论文题名：	基于北斗地基增强的车载网接收机关键技术研究
关键词：	车载网;接收机;北斗卫星导航定位系统;MAC层
摘要：	随着车载网络技术的逐步成熟以及我国北斗卫星定位系统的建设完善，基于北斗地基增强系统和车载网络的城市车辆高精度定位将直接改善复杂城市环境下车辆定位结果，保证车辆安全运行。因此，研究基于北斗卫星地基增强（Beidou Ground Based Augmentation System，BD-GBAS）的车载网接收机关键技术及其软硬件实现具有重要理论指导意义和实际应用价值。本文在车载网和北斗卫星系统定位理论的基础上，对基于北斗地基增强的车载网接收机关键技术进行了深入的研究，在应用创新中依托中国第二代卫星导航系统重大专项和国家863计划“北斗地基导航信号网络关键技术”课题，率先在国内设计并实现了一种基于北斗地基增强的高精度定位车载网接收机终端技术，主要研究内容和创新点如下：　　（1）分析车载网相关技术理论和方法，包括车载网体系架构和协议栈，以及车载网物理层、MAC层、网络层关键技术的影响及其相应解决方案，重点论述了物理层和MAC层的关键技术，包括网络编码技术、信道资源分配方法、广播机制等。针对双向多中继系统，提出了一种基于移动中继动态节点选择方案，以保持车载协作通信系统的可靠性，在韦伯（Wei bull）衰落环境下，试验验证并分析了基于网络编码技术的双向中继系统的中断性能。　　（2）研究车载网MAC层信道资源分配方法。重点分析车载环境下的无线接入标准（Wireless Access in Vehicular Environment，WAVE）的信道资源分配机制，包括 WAVE体系中的载波监听、帧间间隔、随机退避和重传等信道资源分配机制等，提出了一种基于非合作博弈的资源分配策略，其目标是联合考虑竞争性信道和带宽分配以解决传输质量和有限个可变数据包到达速率问题。该策略将资源分配问题建模为一个非合作静态博弈过程，证明了联合分配博弈存在纳什均衡，分析了博弈的有效性和收敛问题，并设计了两种分别针对完美信息和非完美信息的分布式算法来使节点对趋向纳什均衡状态。实验仿真结果表明该策略可以显著地提高系统性能。　　（3）研究北斗地基增强系统相关技术与实现方法。分析了卫星导航增强技术的类别及特点，北斗地基增强系统的组成及工作原理、观测值计算模型以及误差来源和消除方法等。在此基础上，重点研究面向车载网的北斗地基增强系统组网技术、北斗卫星误差来源及消除方法、虚拟参考站（Virtual Reference Station， VRS）技术及其观测值计算模型和修正发布方案等。以车载网为研究基础，提出了基于车载网的北斗网络RTK系统构建方案，并通过实地测试及数据分析验证了方案的可行性，为移动车辆高精度定位提供了技术支持。　　（4）研究了一种基于北斗地基增强的车载网高精度定位接收机的设计与实现技术，分别从硬件、软件两方面给出接收机的设计和实现过程，并对接收机进行性能测试和分析。结果表明，该接收机不仅能够实现北斗导航卫星系统的数据采集、专用短距离通信（Dedicated Short Range Communication，DSRC）数据收发等基本功能，而且具备高效、可靠的实时定位特点，具有较大的实用价值。在实际环境中的测试也表明该接收机的技术性能能较好实现移动车辆的高精度卫星定位，具有较好的应用前景。
作者：	刘建
专业：	信息与通信工程
导师：	陈伟
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文