發(fā)布時間：2017-08-17 06:29

  本文關(guān)鍵詞：偽碼測距接收機中跟蹤環(huán)路及抗多徑環(huán)節(jié)的設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：偽碼測距接收機是指在接收GNSS信號后,通過天線、RF鏈和AD轉(zhuǎn)換,將接收到的信號與本地產(chǎn)生的偽碼進行同步,利用衛(wèi)星發(fā)射信號時刻與接收機收到信號時刻之間時間延遲乘以光速換算得到衛(wèi)星信號發(fā)射點與接收機之間距離,通過多路數(shù)據(jù)的綜合解算可以得到接收機所處位置。在信號處理的過程中捕獲和跟蹤是最主要的兩個環(huán)節(jié),捕獲是為接收到信號粗同步的過程,主要目的是初步分辨篩選偽碼信號并獲得輸入偽碼的起始點和載波頻率,然后傳遞給跟蹤過程,只有實現(xiàn)對偽碼和載波的精確同步,接收機才能實現(xiàn)精確同步的功能�？梢哉f,信號跟蹤過程的精度直接決定接收機定位精度。 導(dǎo)航衛(wèi)星與測距接收機這一系統(tǒng)主要誤差來源有：星歷誤差、鐘差、電離層延遲、對流層延遲、系統(tǒng)誤差、多路徑誤差。 重點研究了多路徑誤差的解決辦法,在實際應(yīng)用中,由于多路徑誤差的隨機性非常強,靠建立誤差模型修正多路徑誤差無法實現(xiàn)。因此,在應(yīng)用中主要從三個方面解決這個問題：一是選擇合適的觀測站,二是適當(dāng)延長觀測時間,三是選擇合適的接收機。通過軟硬件結(jié)合的辦法,對接收機跟蹤回路和抗多徑環(huán)節(jié)的改進設(shè)計一直是提高接收機精度的主要研究方向。 多徑現(xiàn)象是指接收機天線除了接收到一個導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射后經(jīng)直線傳播的電磁信號之外,還可能接收到一個或多個由該電磁波經(jīng)周圍地物反射后的信號的現(xiàn)象。這種由多條路徑引起的使導(dǎo)航接收機對信號的測量值產(chǎn)生誤差和對信號的跟蹤造成困難的影響,稱為多路徑干擾或者多路徑效應(yīng)。多路徑效應(yīng)是GNSS測量中干擾測量質(zhì)量的主要原因之一,如果接收到的導(dǎo)航信號是由直射波和多個反射波疊加而成的,那么接收機內(nèi)部復(fù)制的C/A碼會同時與直射波和各個反射波做相關(guān)運算,使原本只反映直射波相位情況的三角形自相關(guān)函數(shù)主峰遭到變形、破壞,從而降低了偽距的測量精度,嚴(yán)重時還可導(dǎo)致碼相位失鎖和衛(wèi)星信號失蹤。 目前針對抗多徑干擾的方法一般分為兩類,一類是通過對相關(guān)器或者鑒相器的設(shè)計,達到減弱多徑干擾的目的,如早期的窄距相關(guān)器、雙差鑒別器、Vision相關(guān)器、脈沖間隙相關(guān)器(Pluse Aperature Correlator, PAC)技術(shù)等,這類方法的特點是實現(xiàn)簡單,但是進一步提高定位精度難度較大。另一類是通過軟硬件結(jié)合的方法,對多徑信號的參量進行估計,進而利用估計結(jié)果消除多徑干擾,如前后斜率法(Multipath Eliminating Technology,MET)、多徑估計延遲鎖定環(huán)(Multipath Estimation Delay Lock Loop,MEDLL)等,這類方法的實現(xiàn)結(jié)果要更優(yōu)一些,但是增加了硬件配置并且提高了運算復(fù)雜度,系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定性隨之增加。 在軟件接收機基礎(chǔ)上,提出一種利用小波變換方法抑制多徑干擾。利用小波變換作為“數(shù)學(xué)顯微鏡”的作用,通過設(shè)定多級小波分解運算級數(shù),多徑信號中的噪聲分量在一定的閾值條件下被逐次從信號中過濾去掉,進而只保留下有用信號。小波分解級數(shù)對于多徑濾波效果具有顯著影響,小波分解級數(shù)越高,局部多徑信號被放大越多,多徑抑制效果就越好；閾值是影響小波分解級數(shù)的關(guān)鍵參數(shù),在一定程度上可以決定小波分解級數(shù),閾值越小,多徑信號被分解越細(xì)致,多徑抑制效果越好,但同時也增加了分解級數(shù),增加了運算量。
【關(guān)鍵詞】：接收機 跟蹤環(huán)路 抗多徑 小波變換 自相關(guān)函數(shù)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(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3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外信號跟蹤和多徑抑制研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 接收機跟蹤環(huán)路研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 信號跟蹤中的多徑干擾研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)框架15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-18
• 第二章 偽碼測距接收機工作原理與多徑處理18-30
• 2.1 信號處理流程及接收機基本構(gòu)成18-20
• 2.1.1 接收機信號處理流程18-19
• 2.1.2 接收機基本構(gòu)成19-20
• 2.2 利用偽隨機碼(PRN)確定位置20-25
• 2.2.1 確定從衛(wèi)星到用戶的距離20-23
• 2.2.2 用戶位置計算23
• 2.2.3 測距碼(C\A碼和P碼)23-25
• 2.3 多徑干擾原理與多徑抑制25-29
• 2.3.1 多路徑干擾原理25-28
• 2.3.2 多徑抑制28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 測距接收機跟蹤環(huán)路的設(shè)計及仿真30-64
• 3.1 信號跟蹤原理30-32
• 3.2 偽碼跟蹤環(huán)的設(shè)計32-42
• 3.2.1 DDLL鑒相算法32-36
• 3.2.2 環(huán)路濾波器36-37
• 3.2.3 跟蹤環(huán)路的噪聲誤差和動態(tài)誤差37-42
• 3.2.4 載波輔助42
• 3.3 載波跟蹤環(huán)的設(shè)計42-49
• 3.3.1 鎖頻環(huán)輔助鎖相環(huán)設(shè)計42-44
• 3.3.2 二階相位跟蹤環(huán)路44-46
• 3.3.3 三階相位跟蹤環(huán)路46-49
• 3.4 偽碼跟蹤環(huán)路跟蹤精度仿真49-55
• 3.4.1 仿真內(nèi)容49
• 3.4.2 仿真條件49-50
• 3.4.3 仿真方法50
• 3.4.4 仿真結(jié)果50-55
• 3.4.5 仿真結(jié)論55
• 3.5 載波跟蹤環(huán)路跟蹤精度仿真55-61
• 3.5.1 仿真內(nèi)容55-56
• 3.5.2 仿真條件56
• 3.5.3 仿真方法56
• 3.5.4 仿真結(jié)果56-61
• 3.5.5 仿真結(jié)論61
• 3.6 本章小結(jié)61-64
• 第四章 一種新的偽碼跟蹤環(huán)路多徑抑制方法64-78
• 4.1 多徑信號模型64
• 4.2 常用基帶多徑抑制方法64-67
• 4.2.1 窄距相關(guān)法65
• 4.2.2 多徑估計延遲鎖定環(huán)65
• 4.2.3 前后斜率法65-67
• 4.3 基于小波變換的多徑抑制方法67-72
• 4.3.1 偽碼自相關(guān)函數(shù)分析67-68
• 4.3.2 基于自適應(yīng)提升小波變換的信號突變點檢測68-71
• 4.3.3 新的偽碼跟蹤環(huán)路71-72
• 4.4 仿真分析72-77
• 4.4.1 曲線斜率突變點檢測72-73
• 4.4.2 偽碼跟蹤誤差的仿真結(jié)果比較73-77
• 4.4.3 實驗結(jié)論77
• 4.5 本章小結(jié)77-78
• 第五章 結(jié)論與展望78-80
• 5.1 總結(jié)78
• 5.2 展望78-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文情況86-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目88

【參考文獻】

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 莫建文;弱信號環(huán)境下高性能GPS接收機關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

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本文編號：687572