本文關(guān)鍵詞：高動態(tài)GPS信號捕獲算法研究及仿真實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：GPS是當前擁有客戶最多的一款衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，在衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域中占有重要位置。在高動態(tài)情形下，由于GPS接收機和衛(wèi)星之間的高速相對運動，信號載頻會引起較大的多普勒頻移及變化率，影響了GPS信號的捕獲準確率，信號的捕獲是GPS接收機算法研究中較為關(guān)注的問題，本文以高動態(tài)環(huán)境下的GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)為研究對象，研究適合的GPS信號捕獲算法，為進一步擴展GPS導(dǎo)航在高動態(tài)環(huán)境中的應(yīng)用提供理論支撐。 本文針對高動態(tài)環(huán)境下信號的特點，論述了時域滑動相關(guān)算法和FFT快速捕獲算法，從捕獲時間和運算量上對兩種算法對比分析，證明了FFT快速捕獲算法更適合應(yīng)用在高動態(tài)環(huán)境下。在FFT快速捕獲算法理論基礎(chǔ)上，對該算法進行了改進，，通過C/A碼性能仿真驗證了改進后算法的正確性。針對FPGA設(shè)計電路，本文研究了捕獲電路邏輯設(shè)計方面的相關(guān)問題，完成了相關(guān)模塊在FPGA上的實現(xiàn)方法，這些模塊包括：時鐘模塊、載波模塊、C/A碼發(fā)生器模塊、平均采樣模塊、復(fù)數(shù)乘法器模塊、FFT/IFFT模塊和峰值檢測模塊。為了節(jié)省FPGA資源降低成本，本文利用IP核簡化FFT/IFFT模塊，并通過使用加法器降低實數(shù)乘法器數(shù)量改進復(fù)數(shù)乘法器。本設(shè)計利用ISE仿真開發(fā)軟件完成功能模塊的開發(fā)任務(wù)，利用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)捕獲算法相關(guān)模塊的功能。 本設(shè)計應(yīng)用在高動態(tài)情況下，解決了多普勒效應(yīng)對GPS信號造成的干擾，并簡化了GPS信號捕獲過程，減小了信號捕獲的運算量，具有一定的實用性。高動態(tài)GPS信號捕獲算法的研究，能夠為我國導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域提供參考，具有一定的現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：GPS 信號捕獲 平均采樣 FPGA
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 高動態(tài) GPS 導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展動態(tài)11-12
• 1.2.2 接收機研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 GPS 系統(tǒng)及信號的理論基礎(chǔ)14-20
• 2.1 GPS 系統(tǒng)簡介14
• 2.2 GPS 信號結(jié)構(gòu)14-18
• 2.2.1 載波15-16
• 2.2.2 C/A 碼的相關(guān)特性和功率譜16-18
• 2.2.3 導(dǎo)航電文18
• 2.3 GPS 擴頻通信的原理18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第3章 GPS 信號捕獲算法改進20-34
• 3.1 C/A 碼捕獲方法概述20-21
• 3.2 時域滑動相關(guān)捕獲法21-23
• 3.3 基于 FFT 快速捕獲法23-28
• 3.3.1 基于 FFT 快速捕獲算法原理23-24
• 3.3.2 對 FFT 快速捕獲算法的改進24-26
• 3.3.3 兩種算法性能比較26-28
• 3.4 快速捕獲的參數(shù)設(shè)定28-33
• 3.4.1 捕獲電文長度29
• 3.4.2 捕獲的頻率范圍和步長29-31
• 3.4.3 捕獲門限的設(shè)定31-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 GPS 信號捕獲的 FPGA 設(shè)計34-56
• 4.1 FPGA 設(shè)計方法34
• 4.2 軟件開發(fā)平臺34-37
• 4.2.1 ISE 10.1 簡介34-35
• 4.2.2 VHDL 語言簡介35
• 4.2.3 IP 核介紹35-36
• 4.2.4 IP 核在設(shè)計中的作用36-37
• 4.3 FFT 快速捕獲算法的電路設(shè)計37-38
• 4.4 捕獲電路中各模塊的設(shè)計38-55
• 4.4.1 時鐘模塊38-39
• 4.4.2 載波 NCO 模塊39-43
• 4.4.3 平均采樣模塊43-45
• 4.4.4 C/A 碼發(fā)生器45-47
• 4.4.5 改進的復(fù)數(shù)乘法器47-49
• 4.4.6 FFT/IFFT 模塊49-53
• 4.4.7 峰值檢測模塊53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻57-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文60-61
• 致謝61

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：高動態(tài)GPS信號捕獲算法研究及仿真實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：423536