本文關鍵詞：GPS民用L2C信號跟蹤技術的研究與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摘要：為了使GPS系統(tǒng)在全球民用導航市場上更具競爭力,美國政府對民用GPS信號作出了調(diào)整,重新引入了三種新的民用信號L2C、L5和L1C。L2C設置了有/無數(shù)據(jù)兩個通道,使用了較長的PRN碼、電文糾錯編碼以及較低的數(shù)據(jù)速率,改善了信號的跟蹤門限,優(yōu)化了信號的相關性。雖然L2C民用信號已經(jīng)開通,但目前大多數(shù)的GPS接收機還不能接收這種新的民用信號,國內(nèi)針對L2C信號跟蹤技術的研究也尚屬空白。因此,設計并實現(xiàn)L2C跟蹤技術具有十分重要的意義。 論文在綜述國內(nèi)外GPS信號的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上,首先分析了民用L2C信號跟蹤技術和卡爾曼濾波技術,闡述了GPS接收機的基本組成原理,對GPS民用信號L1C/A、L2C和L5的生成過程進行了詳細描述和比對；然后,根據(jù)經(jīng)典模擬鎖相環(huán)的原理,給出了GPS第一代民用信號C/A碼跟蹤的設計思路,選擇了最優(yōu)的跟蹤環(huán)路鑒別器與濾波器；其次,針對引入有/無數(shù)據(jù)通道和增加積分清除時間等特點,給出了L2C信號跟蹤環(huán)路的設計思路和跟蹤模塊的實現(xiàn)流程,分析和比較了CM碼、CL碼與C/A碼在跟蹤環(huán)路中鑒別器的誤差,并利用matlab仿真和實現(xiàn)了L2C信號的跟蹤模塊,驗證了使用有數(shù)據(jù)通道和無數(shù)據(jù)通道對定頻信號、頻率斜升信號和頻率加速度信號的跟蹤結果,分析了融合跟蹤方法與單通道跟蹤方法的優(yōu)劣。最后,詳細地分析了卡爾曼濾波的原理、導致其發(fā)散的原因以及自適應濾波在高動態(tài)性上的局限性,結合兩種濾波方法的優(yōu)勢,給出了一種兼顧高動態(tài)性和誤差精度的二階自適應卡爾曼濾波算法,驗證了該算法對頻率斜升信號跟蹤的優(yōu)化效果,調(diào)節(jié)運動模型狀態(tài)方程和觀測方程的權重系數(shù)初值,測試了碼環(huán)鑒別器的輸出結果,并給出了對L2C信號有效的卡爾曼濾波跟蹤策略。
【關鍵詞】：GPS接收機 L2C信號 跟蹤技術 自適應卡爾曼濾波
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-18
• 1.1 概述12
• 1.2 GPS信號跟蹤技術國內(nèi)外發(fā)展狀況12-16
• 1.2.1 GPS信號的發(fā)展歷程12-14
• 1.2.2 L2C信號的優(yōu)勢及其對跟蹤性能的影響14-15
• 1.2.3 卡爾曼濾波技術15-16
• 1.3 選題意義和論文的結構16-18
• 1.3.1 選題意義16
• 1.3.2 論文的主要工作16-18
• 2 GPS接收機原理與GPS信號的生成18-34
• 2.1 概述18
• 2.2 GPS接收機原理18-20
• 2.2.1 硬件接收機18-19
• 2.2.2 軟件接收機19-20
• 2.3 GPS信號的生成20-29
• 2.3.1 第一代民用信號22-24
• 2.3.2 L2C民用信號24-28
• 2.3.3 L5信號28-29
• 2.4 L2C信號優(yōu)勢29-34
• 2.4.1 雙頻電離層延遲改善29-30
• 2.4.2 優(yōu)良的互相關特性30-31
• 2.4.3 有/無數(shù)據(jù)通道的引入31-34
• 3 GPS第一代民用信號跟蹤環(huán)路的設計34-58
• 3.1 跟蹤的基本原理34-40
• 3.1.1 積分清除器34-35
• 3.1.2 模擬鎖相環(huán)35-40
• 3.2 載波跟蹤環(huán)路的設計40-49
• 3.2.1 鎖頻環(huán)鑒別器41-42
• 3.2.2 鎖頻環(huán)濾波器42-44
• 3.2.3 鎖相環(huán)鑒別器44-47
• 3.2.4 鎖相環(huán)濾波器47-49
• 3.3 偽碼跟蹤環(huán)路的設計49-56
• 3.3.1 碼環(huán)鑒別器50-54
• 3.3.2 碼環(huán)濾波器54-56
• 3.3.3 載波輔助56
• 3.4 本章小結56-58
• 4 L2C信號跟蹤環(huán)路的設計與實現(xiàn)58-86
• 4.1 概述58-59
• 4.2 僅使用數(shù)據(jù)通道的跟蹤(CM碼跟蹤)59-67
• 4.2.1 CM碼跟蹤性能分析59-64
• 4.2.2 驗證環(huán)路對定頻信號的跟蹤64-65
• 4.2.3 驗證環(huán)路對頻率斜升信號的跟蹤65-66
• 4.2.4 驗證環(huán)路對頻率加速度信號的跟蹤66-67
• 4.2.5 提取導航電文67
• 4.3 僅無使用數(shù)據(jù)通道的跟蹤(CL碼跟蹤)67-76
• 4.3.1 CL碼跟蹤性能分析67-70
• 4.3.2 驗證環(huán)路對定頻信號的跟蹤70-72
• 4.3.3 驗證環(huán)路對頻率斜升信號的跟蹤72-73
• 4.3.4 驗證環(huán)路對頻率加速度信號的跟蹤73-75
• 4.3.5 增加積分清除時間對跟蹤性能的影響75-76
• 4.4 同時使用數(shù)據(jù)通道和無數(shù)據(jù)通道的跟蹤76-84
• 4.4.1 融合跟蹤性能分析76-80
• 4.4.2 融合跟蹤組合鑒別策略80-82
• 4.4.3 驗證環(huán)路對定頻信號的跟蹤82-84
• 4.5 本章小結84-86
• 5 基于卡爾曼濾波的跟蹤環(huán)路優(yōu)化設計86-100
• 5.1 卡爾曼濾波原理概述86-90
• 5.1.1 卡爾曼濾波發(fā)散的原因88
• 5.1.2 抑制濾波發(fā)散的方法88-90
• 5.2 基于自適應卡爾曼濾波的跟蹤環(huán)路設計優(yōu)化90-98
• 5.2.1 運動模型90-91
• 5.2.2 二階自適應卡爾曼的設計與仿真91-98
• 5.3 L2C信號卡爾曼濾波策略選擇98
• 5.4 本章小結98-100
• 6 結論100-102
• 參考文獻102-106
• 作者簡歷106-110
• 學位論文數(shù)據(jù)集

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 唐斌;喻夏瓊;董緒榮;趙新曙;;智能GPS軟件接收機載波跟蹤環(huán)路設計[J];北京航空航天大學學報;2007年07期

2 胡叢瑋,劉大杰,姚連璧;帶約束條件的自適應濾波及其在GPS定位中的應用[J];測繪學報;2002年S1期

3 周坤芳;周湘蓉;余軍浩;;GPS接收機碼/載波跟蹤環(huán)技術及其抗干擾能力分析[J];電子信息對抗技術;2006年02期

4 何文濤;徐建華;葉甜春;;GPS弱信號的自適應載噪比估計算法[J];電子技術應用;2010年06期

5 ;Low C/N_0 Carrier Tracking Loop Based on Optimal Estimation Algorithm in GPS Software Receivers[J];Chinese Journal of Aeronautics;2010年01期

6 夏啟軍;孫優(yōu)賢;周春暉;;漸消卡爾曼濾波器的最佳自適應算法及其應用[J];自動化學報;1990年03期

7 馬路;石立國;王竹剛;;FLL輔助PLL載波跟蹤環(huán)路誤差分析[J];測控技術;2014年09期

8 任曉岳;盧虎;王立志;王旭婧;;高動態(tài)GNSS自適應二階卡爾曼濾波矢量跟蹤環(huán)[J];計算機仿真;2014年06期

9 劉巖;姚志成;程俊仁;張輝;;基于自適應EKF的弱GNSS信號跟蹤算法[J];計算機測量與控制;2014年06期

10 匡鴻博;茅旭初;王永凱;;一種用于高動態(tài)環(huán)境的GPS信號跟蹤方法[J];上海交通大學學報;2012年06期

  本文關鍵詞：GPS民用L2C信號跟蹤技術的研究與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：414478