GPS中频信号的生成与接收技术研究

发布时间：2017-03-26 16:10

  本文关键词：GPS中频信号的生成与接收技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,尽管我国自主研发的北斗导航定位系统(Compass Navigation Satellite System)已在定位性能上获得了长足的进步,但据近期众多的北斗导航卫星原始观测数据的质量分析报告显示,除北斗卫星1号、3号、4号外的其它卫星在数据质量上仍略有欠缺。相比之下,GPS (Global Position System)L1频段信号则拥有更小的载噪比,故对其相关技术的研究能够为我国发展性能更高、更强的卫星导航系统提供较大的指导意义。 课题研究的主要工作内容如下： 1.详细地介绍了GPS L1中频信号的基本结构,分析并总结了C/A码、导航电文、电离层延迟、对流层延迟以及接收机噪声等方面的相关理论基础； 2.首先通过MATLAB7.4.0对GPS L1中频信号的生成工作进行仿真验证,而后借助LabVIEW8.2.1在NI PXI平台上构建了一个GPS L1中频信号模拟发生器,为后续的中频信号接收技术的相关算法评估工作提供了一个各类实际环境下的仿真信号源,并对中频信号发生器的生成效率和相关的采样率和硬盘速度的需求加以了实验分析； 3.对GPS软件接收机中不同处理模块的相关核心技术进行研究分析。特别是从高灵敏度捕获、动态环境下的载波跟踪(即智能载波跟踪技术)、导航数据解码、用户位置解算这四个方面进行探究,对相关算法的可行性和有效性进行客观准确的评估。特别地,在原有的粗略捕获算法上提出了一种精确捕获算法； 4.通过对各类算法的评估结果的仔细分析,对各类算法的处理效率和适用范围的综合考虑,以及对其内在关系的总结归纳,整合出了一套具备良好自适应特性的GPS中频信号处理系统。
【关键词】：GPS中频信号模拟发生器 GPS软件接收机 MATLAB7.4.0 LabVIEW8.2.1 NI PXI硬件平台
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12
• 1.3 课题的重点问题12-13
• 1.4 软硬件开发环境13-15
• 1.4.1 软件环境13-14
• 1.4.2 硬件平台14-15
• 1.5 论文的研究内容与章节安排15-17
• 第二章 GPS卫星导航系统信号特性概述17-28
• 2.1 GPS系统概述17-18
• 2.2 GPS信号特性18-26
• 2.2.1 C/A码生成方法19-20
• 2.2.2 C/A码的相关特性20-21
• 2.2.3 导航电文21-23
• 2.2.4 误差与噪声模型23-26
• 2.2.5 GPS测距原理26
• 2.3 本章小结26-28
• 第三章 GPS中频信号模拟仿真与构建28-37
• 3.1 中频信号模拟器结构28-32
• 3.1.1 C/A码仿真29-30
• 3.1.2 导航电文仿真30
• 3.1.3 电离层延迟仿真30-31
• 3.1.4 对流层延迟仿真31
• 3.1.5 噪声模型仿真31-32
• 3.2 基于PXI平台的中频信号发生器32-36
• 3.2.1 仪器驱动程序功能33-34
• 3.2.2 任意波形发生卡的工作模式34-36
• 3.2.3 中频信号发生器36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 软件接收机整体概述以及相关技术研究37-71
• 4.1 软件接收机的整体框架37-38
• 4.2 捕获技术38-48
• 4.2.1 虚警概率39
• 4.2.2 串行搜索算法39-40
• 4.2.3 并行码相位算法40-42
• 4.2.4 并行码相位算法的实现42-45
• 4.2.5 一种基于差分相干的高灵敏度捕获算法45-48
• 4.3 跟踪技术48-56
• 4.3.1 载波跟踪环路的数学模型49-51
• 4.3.2 环路滤波器的设计准则51-52
• 4.3.3 一种动态环境下的智能载波跟踪环52-56
• 4.4 解码技术56-61
• 4.4.1 导航电文恢复56
• 4.4.2 导航电文解码56-61
• 4.5 用户位置解算技术61-70
• 4.5.1 误差源典型标准差61-62
• 4.5.2 卫星位置解算62-63
• 4.5.3 伪距估计63-64
• 4.5.4 接收机位置解算方法64
• 4.5.5 最小二乘法64-65
• 4.5.6 卡尔曼滤波法65-66
• 4.5.7 最小二乘法与卡尔曼滤波法实现与算法性能对比66-67
• 4.5.8 一种基于载波相位的精密定位算法67-70
• 4.6 本章小结70-71
• 第五章 系统性能分析71-82
• 5.1 中频信号模拟发生器性能水平分析71-74
• 5.2 中频接收处理器性能分析74-79
• 5.3 软件接收机的灵活性分析79-81
• 5.4 本章小结81-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 本文的研究内容和主要成果82-83
• 6.2 存在的不足和未来工作的展望83-84
• 附录1 攻读硕士期间发表的学术论文84-85
• 参考文献85-88
• 致谢88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 张骅;秦红磊;金天;;基于分块折叠的GPS L2C CL码直接捕获算法研究[J];电子测量技术;2010年01期

2 张伯川;张其善;常青;;高动态GPS模拟器信号产生模型研究[J];电子学报;2008年06期

3 王萌;廉保旺;;软件GPS接收机捕获算法的研究[J];计算机仿真;2010年01期

4 章勇;茅旭初;;基于多卫星的GPS中频信号生成方法[J];上海交通大学学报;2008年02期

5 张威;张克;徐熙宗;;GPS信号C/A码生成算法设计及仿真实现[J];通信技术;2008年11期

6 潘林;蔡昌盛;戴吾蛟;高晓;;北斗与GPS数据质量对比分析[J];全球定位系统;2013年02期

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本文编号：269040