發(fā)布時(shí)間：2017-03-27 17:05

  本文關(guān)鍵詞：高靈敏度GPS接收機(jī)基帶信號處理相關(guān)技術(shù)的研究與仿真，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著GNSS導(dǎo)航應(yīng)用的普及,各種各樣的應(yīng)用場景對導(dǎo)航接收機(jī)的性能提出了更高的要求。為了使接收機(jī)能夠在室內(nèi)、隧道等極弱信號環(huán)境下工作,提高接收機(jī)的捕獲跟蹤靈敏度就成了必不可少的一步。然而傳統(tǒng)經(jīng)典的捕獲跟蹤結(jié)構(gòu)優(yōu)化已經(jīng)遇到瓶頸,有必要探索新的基帶信號處理架構(gòu)。大塊相關(guān)器技術(shù)是除了加長相干積分時(shí)間和AGPS之外,國際上公認(rèn)的高靈敏度技術(shù)之一。本文從大塊相關(guān)器的根本思想出發(fā),在MATLAB軟件平臺上設(shè)計(jì)了一種開環(huán)的GPS信號捕獲、跟蹤、位同步結(jié)構(gòu),此外,在載波跟蹤和比特解調(diào)方面更是引入了維特比算法(VA)和擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF),使得在沒有傳統(tǒng)閉環(huán)的情況下,仍然能夠?qū)崿F(xiàn)載波跟蹤。為驗(yàn)證算法性能,需要明確實(shí)際信號的碼相位、載波頻率、數(shù)據(jù)比特等信息,還需要產(chǎn)生特定載噪比的信號,因此,論文設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬信號源,用于產(chǎn)生特定的GPS信號,可自行設(shè)定多種信號參數(shù)。關(guān)于大塊相關(guān)器粗捕模塊,論文首先分析了相干積分時(shí)間、非相干積分時(shí)間和部分匹配濾波(PMF)+FFT算法的基本性能特點(diǎn),而后完成了大塊相關(guān)器粗捕模塊的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了頻率、碼相位、位邊沿和數(shù)據(jù)比特組合的四維搜索。仿真結(jié)果表明,如果單純使用80ms相干積分,沒有非相干積分時(shí),能夠捕獲載噪比23dBHz的信號,當(dāng)采用80ms相干積分,20次非相干積分時(shí),可以捕獲載噪比15dBHz的信號。粗捕不僅提供了頻率和碼相位的粗略估計(jì),也給出了位邊沿的粗略位置。接下來的大塊相關(guān)器精捕,采用了Chirp Z變換(CZT)作為頻譜細(xì)化方法,進(jìn)一步減小了載波頻率誤差,明確了位邊沿位置,實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)于傳統(tǒng)接收機(jī)環(huán)路的牽引和位同步功能。仿真結(jié)果表明,采用20次非相干積分時(shí),該精捕模塊同樣能夠工作在15dBHz信號強(qiáng)度下,且頻率誤差在2Hz以內(nèi)。載波頻率和碼相位誤差都減小了之后,后續(xù)的比特解調(diào)工作要求載波相位的精確跟蹤。首先采用基于極大似然估計(jì)的VA縮小載波相位誤差,而后利用誤差較小的載波相位估計(jì)啟動(dòng)EKF,維持對載波相位的跟蹤,與此同時(shí)用VA進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)。仿真結(jié)果表明,在18dBHz信號強(qiáng)度下,誤碼率為6*10-2,而EKF則在15dBHz信號強(qiáng)度下,仍然能夠維持對載波的跟蹤。
【關(guān)鍵詞】：高靈敏度 大塊相關(guān)器 FFT 維特比算法(VA) 卡爾曼濾波(KF) MATLAB
【學(xué)位授予單位】：中國航天科技集團(tuán)公司第一研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN911.7;P228.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 論文背景及研究意義8-11
• 1.2 本論文的研究內(nèi)容11-13
• 1.2.1 開環(huán)結(jié)構(gòu)和FFT11-12
• 1.2.2 維特比算法12
• 1.2.3 卡爾曼濾波(KF)12-13
• 1.3 本論文的結(jié)構(gòu)13-15
• 2 GPS信號的產(chǎn)生15-21
• 2.1 GPS信號結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2 GPS信號源的實(shí)現(xiàn)16-17
• 2.3 噪聲與載噪比17-18
• 2.4 信號源擴(kuò)展18-20
• 2.5 結(jié)論20-21
• 3 GPS接收機(jī)高靈敏度粗捕算法21-38
• 3.1 相干積分21-22
• 3.2 非相干積分22-23
• 3.3 部分匹配濾波+FFT23-24
• 3.4 大塊相關(guān)器粗捕24-35
• 3.4.1 大塊相關(guān)器概述24-26
• 3.4.2 基本結(jié)構(gòu)和相干積分26-27
• 3.4.3 非相干積分27-28
• 3.4.4 碼多普勒補(bǔ)償28-29
• 3.4.5 計(jì)算量分析29-30
• 3.4.6 代碼實(shí)現(xiàn)30-35
• 3.5 仿真結(jié)果35-37
• 3.6 結(jié)論37-38
• 4 GPS接收機(jī)高靈敏度精捕及跟蹤算法38-47
• 4.1 Chirp Z變換(CZT)38-39
• 4.2 大塊相關(guān)器精捕39-40
• 4.3 代碼實(shí)現(xiàn)40-41
• 4.4 傳統(tǒng)環(huán)路跟蹤結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)41-44
• 4.5 仿真結(jié)果44-46
• 4.6 結(jié)論46-47
• 5 維特比算法和卡爾曼濾波在相位跟蹤與比特解調(diào)中的應(yīng)用47-68
• 5.1 維特比算法概述47-49
• 5.2 似然函數(shù)的構(gòu)建49-50
• 5.3 相位剝離、數(shù)據(jù)解調(diào)及代碼實(shí)現(xiàn)50-54
• 5.4 卡爾曼濾波算法概述54-56
• 5.5 卡爾曼濾波器對傳統(tǒng)環(huán)路跟蹤性能的改善作用56-61
• 5.5.1 卡爾曼濾波用于跟蹤環(huán)路濾波器56-58
• 5.5.2 仿真結(jié)果58-61
• 5.6 卡爾曼濾波在大塊相關(guān)器跟蹤上的應(yīng)用61-67
• 5.6.1 擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)61-62
• 5.6.2 基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的載波跟蹤62-64
• 5.6.3 仿真結(jié)果64-67
• 5.7 結(jié)論67-68
• 6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果68-74
• 6.1 MATLAB仿真環(huán)境68
• 6.2 大塊相關(guān)器算法靈敏度及優(yōu)勢68-70
• 6.3 維特比算法和卡爾曼濾波性能70-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況79-80
• 致謝80-82

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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  本文關(guān)鍵詞：高靈敏度GPS接收機(jī)基帶信號處理相關(guān)技術(shù)的研究與仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：270706