相关系数在GPS接收机上的应用研究

发布时间：2017-11-12 10:20

  本文关键词：相关系数在GPS接收机上的应用研究

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【摘要】：无论是GPS、北斗或者伽利略等卫星导航系统,本质上都为基于码分多址的扩频通信系统。在卫星端,不同卫星通过使用各自的伪随机码对发射信号进行扩频调制,从而使其能够在同一频率的载波上播发自身的导航电文而互不干扰。那么,在接收机端,接收机需要同步接收信号中所有的可见卫星信号,实现接收信号的解扩解调。而这一过程由接收机信号处理流程中的捕获和跟踪来完成。当接收机捕获和持续跟踪接收信号时,其中的一个核心环节为接收信号与伪码副本之间的相关运算,其由基于自相关函数的相关器来完成。一方面,自相关函数检查输入信号与其自身时延波形之间的相似程度；另一方面,基于自相关函数的相关器又等价地称为匹配滤波器,而匹配滤波器的论证和设计,是在假设环境噪声为独立的加性高斯白噪声的前提下进行的,而卫星信号在传播过程中可能混入其他形式的噪声,例如脉冲噪声。受到这两方面的启发,本文进行了如下几个方面的研究工作：第一,鉴于相关系数在统计信号处理领域中作为两路信号之间统计关系强弱的量化工具,于是引入了相关系数来度量伪随机码的相关性,分析了几种常见相关系数和匹配滤波器对脉冲噪声的稳健性,随后的蒙特卡洛实验不仅验证了分析结果,而且还揭示了SR、KT、GC和PRVCC在处理脉冲噪声干扰时的优越性能;第二,在雷达、声纳或者GNSS接收机中,相关器的实现通常采用硬件的形式,目的是获得快速、实时的信号相关处理,应此要求,本文设计了几种常见相关系数的信号检测电路；第三,以C/A码为对象,通过实验数据全面验证相关系数作为伪码自相关性和互相关性度量的可行性,设计基于相关系数的卫星信号搜索捕获算法和码跟踪环路,并将两者应用到开源GPS软件接收机中,对在广东工业大学生活西区十一栋楼顶通过射频前端采集到的GPS信号进行后数字信号处理,通过剖析捕获、跟踪和位置解算这三个阶段的有关输出结果,来验证应用了相关系数的GPS接收机的可靠性。无论是理论分析还是实验结果,都充分验证了基于相关系数的信号相关检测的可靠性,同时本文创新性的研究工作将为GPS接收机中相关器的设计提供了替代性的方案。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4

【共引文献】

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本文编号：1175506