發(fā)布時(shí)間：2017-03-23 11:19

  本文關(guān)鍵詞：基于GPS軟件接收機(jī)的微弱信號(hào)捕獲跟蹤算法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái)，隨著GPS接收機(jī)在全球范圍內(nèi)多用途寬領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)也提出了更高的要求。而基于軟件無(wú)線電思想的GPS軟件接收機(jī)也為開(kāi)發(fā)適用于特殊環(huán)境下的高復(fù)雜度算法提供了便利。作為高性能導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)之一，微弱衛(wèi)星信號(hào)接收技術(shù)是目前研究的熱點(diǎn)。在正常情況下，接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)的信噪比大約為-20dB，但在信號(hào)微弱的環(huán)境下，信噪比可下降20dB左右，普通的接收機(jī)很難捕獲跟蹤到信號(hào)，難以實(shí)現(xiàn)定位功能。本文針對(duì)微弱GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕獲、跟蹤算法進(jìn)行了以下研究： 1.介紹了GPS軟件接收機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程。對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制方式和復(fù)用技術(shù)進(jìn)行了分析，重點(diǎn)研究了C/A碼的相關(guān)特性以及多普勒效應(yīng)對(duì)載波頻率和C/A碼碼長(zhǎng)的影響。研究了GPS中頻信號(hào)模型，并仿真產(chǎn)生了數(shù)字中頻信號(hào)。 2.研究了GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲的基本原理和基本方法，并對(duì)常用的微弱信號(hào)捕獲算法進(jìn)行介紹，分析了相干積分算法、非相干積分算法和差分相干積分算法的特點(diǎn)。針對(duì)相干積分時(shí)間容易受到導(dǎo)航數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)影響的問(wèn)題，提出了兩種通過(guò)檢測(cè)出翻轉(zhuǎn)位來(lái)提高信噪比增益的算法，一種借鑒全比特算法檢測(cè)數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)位邊沿的思想，通過(guò)比較多組數(shù)據(jù)的相干積分值檢測(cè)出翻轉(zhuǎn)位的位置，舍棄翻轉(zhuǎn)位并對(duì)其余數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊相干積分；另一種將傳統(tǒng)的差分相干積分算法推廣到對(duì)數(shù)據(jù)塊的處理中，并通過(guò)比較導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度內(nèi)不同數(shù)據(jù)塊的積分值粗略的估計(jì)出翻磚塊的位置，舍棄翻磚塊后對(duì)其它數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)塊差分相干積分。經(jīng)過(guò)仿真驗(yàn)證，，這兩種算法均具有較高的捕獲靈敏度和捕獲效率。 3.對(duì)傳統(tǒng)的鎖相環(huán)跟蹤算法進(jìn)行了深入的研究，針對(duì)其缺陷將卡爾曼濾波算法引入GPS衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤中，并建立了系統(tǒng)方程和量測(cè)方程，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波算法對(duì)噪聲統(tǒng)計(jì)特性的假設(shè)過(guò)于理想且對(duì)初值的依賴(lài)程度很高的問(wèn)題，提出了強(qiáng)跟蹤Suge-Husa自適應(yīng)卡爾曼濾波算法，利用Suge-Husa自適應(yīng)卡爾曼濾波器能夠?qū)υ肼曔M(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)的特點(diǎn)以及強(qiáng)跟蹤濾波器魯棒性好且對(duì)突變情況具有很強(qiáng)適應(yīng)能力的特點(diǎn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定的跟蹤，經(jīng)仿真驗(yàn)證，該算能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微弱信號(hào)的跟蹤且具有良好的跟蹤性能。
【關(guān)鍵詞】：GPS軟件接收機(jī) 弱信號(hào)檢測(cè) 位翻轉(zhuǎn) 捕獲靈敏度 捕獲效率 自適應(yīng)卡爾曼濾波 強(qiáng)跟蹤 捕獲跟蹤算法
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：P228.4
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 研究的背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容11-12
• 2 GPS 軟件接收機(jī)結(jié)構(gòu)及衛(wèi)星信號(hào)模型12-21
• 2.1 GPS 軟件接收機(jī)結(jié)構(gòu)12-13
• 2.2 GPS 衛(wèi)星信號(hào)的結(jié)構(gòu)13-17
• 2.2.1 載波13-14
• 2.2.2 C/A 碼14-16
• 2.2.3 數(shù)據(jù)碼16-17
• 2.2.4 中頻信號(hào)模型17
• 2.3 信號(hào)強(qiáng)度17-18
• 2.4 GPS 衛(wèi)星信號(hào)的多普勒效應(yīng)18-20
• 2.5 本章小節(jié)20-21
• 3 GPS 微弱信號(hào)的捕獲算法研究21-47
• 3.1 GPS 衛(wèi)星信號(hào)捕獲原理21-26
• 3.1.1 時(shí)域串行捕獲22-23
• 3.1.2 基于循環(huán)相關(guān)的頻域并行捕獲23-26
• 3.2 傳統(tǒng)微弱信號(hào)捕獲算法研究26-31
• 3.2.1 相干積分算法27-29
• 3.2.2 非相干積分算法29-30
• 3.2.3 差分相干積分算法30-31
• 3.3 基于翻轉(zhuǎn)位檢測(cè)的微弱信號(hào)捕獲算法31-44
• 3.3.1 “先累加后相關(guān)”的相干積分方式31-32
• 3.3.2 分塊相干積分32-34
• 3.3.3 基于全比特算法思想的翻轉(zhuǎn)位檢測(cè)34-36
• 3.3.4 基于數(shù)據(jù)塊差分相干積分的翻轉(zhuǎn)位檢測(cè)36-38
• 3.3.5 捕獲閾值的設(shè)定38
• 3.3.6 算法分析與仿真38-44
• 3.4 精捕獲44-46
• 3.4.1 時(shí)域精捕獲44
• 3.4.2 頻域精捕獲44-46
• 3.5 本章小節(jié)46-47
• 4 GPS 微弱信號(hào)的跟蹤算法研究47-67
• 4.1 傳統(tǒng)鎖相環(huán)跟蹤原理47-54
• 4.1.1 鎖相環(huán)基本原理47-50
• 4.1.2 載波跟蹤環(huán)50-51
• 4.1.3 碼跟蹤環(huán)51-53
• 4.1.4 完整跟蹤環(huán)路53-54
• 4.2 卡爾曼濾波跟蹤算法54-59
• 4.2.1 卡爾曼濾波基本方程54-55
• 4.2.2 系統(tǒng)狀態(tài)方程55-58
• 4.2.3 系統(tǒng)量測(cè)方程58
• 4.2.4 算法分析58-59
• 4.3 強(qiáng)跟蹤 Suge-Husa 自適應(yīng)卡爾曼濾波算法59-66
• 4.3.1 Suge-Husa 自適應(yīng)卡爾曼濾波算法59-61
• 4.3.2 強(qiáng)跟蹤濾波器61-62
• 4.3.3 強(qiáng)跟蹤 Suge-Husa 自適應(yīng)卡爾曼濾波算法62-63
• 4.3.4 算法仿真63-66
• 4.4 本章小節(jié)66-67
• 5 總結(jié)與展望67-69
• 5.1 工作總結(jié)67
• 5.2 展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 附錄74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 田海;朱新巖;;一種簡(jiǎn)化的SAGE-HUSA卡爾曼濾波[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào);2011年01期

2 覃新賢;韓承德;謝應(yīng)科;;GPS軟件接收機(jī)中的一種實(shí)用高靈敏度快速捕獲算法[J];電子學(xué)報(bào);2010年01期

3 史彥芳;劉靜;馬娟;;微弱GPS信號(hào)差分快速捕獲算法[J];電子設(shè)計(jì)工程;2012年16期

4 王沖;曾慶軍;;基于Sage-husa自適應(yīng)濾波算法的AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];電子設(shè)計(jì)工程;2013年15期

5 張婧;茅旭初;;基于平淡卡爾曼濾波的微弱GPS信號(hào)跟蹤算法[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2007年11期

6 魏玲玲;范勝林;王順亮;劉建業(yè);;高靈敏度GPS軟件接收機(jī)捕獲算法[J];指揮控制與仿真;2012年05期

7 何秋生;程亞奇;;基于位跳變檢測(cè)提高GPS信號(hào)處理增益方法研究[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);2010年02期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 左啟耀;高動(dòng)態(tài)GPS信號(hào)跟蹤算法研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2008年

  本文關(guān)鍵詞：基于GPS軟件接收機(jī)的微弱信號(hào)捕獲跟蹤算法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：263614