多径干扰下GPS弱信号的捕获与跟踪研究

发布时间：2017-04-06 19:10

  本文关键词：多径干扰下GPS弱信号的捕获与跟踪研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，随着GPS接收机技术的逐渐成熟，用户对定位要求不断提高，复杂环境下接收机的应用技术已经成为一项研究热点。弱信号环境是最为典型的复杂条件，在弱信号环境下，多径信号往往成为主要的干扰来源。本文对多径干扰下弱信号的捕获与跟踪进行了研究，主要工作如下： 首先，介绍了接收机在弱信号处理和多径抑制技术方面的发展概况，并且研究了多径信号的产生机理，编程实现了载噪比和多径情况可调的L1C/A码信号，为后续研究提供了可靠的信号源。 然后，研究了带有多径干扰的弱信号分别对捕获和跟踪的影响。低信噪比的信号在传统FFT码相位捕获时无法成功捕获，还会影响跟踪性能。多径的影响不仅使得跟踪结果的误差有明显的增加，还会导致在捕获判决时完全失效。 接着，，研究了一种新的弱信号捕获算法。将半比特法和全比特法结合，提出了一个改进的算法。新算法在半比特捕获失效时，进入全比特捕获，并且运用半比特法的捕获结果，使得捕获时间比全比特法减少了将近一半，同时具有全比特法的效果。 再次，研究了一种新的捕获判决算法。由于多径的存在，原有的判决算法失效。在原来的捕获判决算法上进行改进，提出了一种新的循环捕获判决法，有效的消除了多径信号带来的捕获判决影响。 最后，研究了多径干扰下弱信号的跟踪算法。将Strobe相关器算法中引入修正因子，对码环鉴相进行修正，有效抑制短多径。由于改进算法需要在弱信号的条件下，提供良好的载波跟踪性能，因此，考虑在载波跟踪算法中，引入EKF算法，能够有效的改善信噪比，提高弱信号下的载波跟踪性能。
【关键词】：GPS 弱信号 多径信号 捕获算法 捕获判决 码环跟踪 载波环跟踪
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 多路径抑制技术的发展概况14-16
• 1.3 弱信号捕获技术的发展概况16-17
• 1.4 本文主要内容和章节安排17-19
• 第二章 GPS 接收机结构及多径中频弱信号的建模与仿真19-31
• 2.1 GPS 接收机结构19-21
• 2.1.1 射频（RF）前端20
• 2.1.2 基带数字信号处理（DSP）20-21
• 2.1.3 定位导航运算21
• 2.2 GPS 信号结构及特性分析21-25
• 2.2.1 导航电文22
• 2.2.2 载波22
• 2.2.3 伪随机码22-24
• 2.2.4 信号的相关特性24-25
• 2.3 多路径信号的建模与仿真25-29
• 2.3.1 多径信号产生机理25-26
• 2.3.2 GPS 多径中频信号建模26-28
• 2.3.3 多路径中频信号的软件实现28
• 2.3.4 多径信号的分类及特征分析28-29
• 2.4 接收机接收信号功率29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 GPS 多径弱信号对接收机的误差研究与仿真31-45
• 3.1 GPS 多径弱信号对捕获的影响研究31-35
• 3.1.1 GPS 信号捕获原理与仿真分析31-33
• 3.1.2 弱信号对捕获结果的影响与仿真分析33-34
• 3.1.3 多径信号对捕获结果的影响与仿真分析34-35
• 3.2 GPS 多径信号对跟踪的影响研究35-44
• 3.2.1 GPS 多径信号对载波环跟踪的影响研究36-39
• 3.2.2 GPS 多径信号对码环跟踪的影响研究39-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 GPS 多径弱信号捕获算法研究45-64
• 4.1 传统弱信号捕获算法研究45-54
• 4.1.1 基本积分累加方法及比较45-47
• 4.1.2 半比特捕获法47-48
• 4.1.3 全比特捕获法48-49
• 4.1.4 传统弱信号捕获算法仿真与分析49-54
• 4.2 一种改进的 FHTF 弱信号捕获算法54-58
• 4.2.1 改进算法的核心思想54-55
• 4.2.2 基于 FHTF 的弱信号捕获算法55-56
• 4.2.3 FHTF 捕获算法仿真与分析56-57
• 4.2.4 仿真结果分析57-58
• 4.3 一种改进的循环捕获判决算法58-61
• 4.3.1 改进的捕获判决算法的核心思想58
• 4.3.2 改进的捕获判决算法流程图和步骤58-60
• 4.3.3 循环捕获判决算法的仿真分析60-61
• 4.4 FHTF-循环判决算法的多径弱信号捕获61-63
• 4.4.1 多径弱信号 FHTF-循环判决算法捕获仿真62-63
• 4.4.2 仿真结果分析63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 GPS 多径弱信号跟踪算法研究64-84
• 5.1 多径估计算法研究与仿真64-70
• 5.1.1 基于 TK 算法的多径估计64-65
• 5.1.2 MEDLL 算法65-66
• 5.1.3 窄相关技术66-67
• 5.1.4 Strobe 鉴相器算法67-69
• 5.1.5 多径抑制算法的优劣分析69-70
• 5.2 一种改进的多路径抑制算法70-75
• 5.2.1 改进算法的核心思想70-71
• 5.2.2 修正因子σ的确定71-74
• 5.2.3 σ修正因子算法应用74-75
• 5.3 EKF 弱信号载波跟踪环设计75-77
• 5.3.1 基于相关值输出的 EKF 载波跟踪结构75
• 5.3.2 基于相关值输出的 EKF 载波跟踪建模研究75-77
• 5.4 基于σ-STROBE-EKF 的跟踪环路算法77-83
• 5.4.1 基于σ-Strobe-EKF 算法的环路噪声分析78
• 5.4.2 基于σ-Strobe-EKF 的跟踪环路算法流程图78-79
• 5.4.3 基于σ-Strobe-EKF 多径弱信号跟踪算法的仿真与分析79-83
• 5.5 本章小结83-84
• 第六章 总结与展望84-86
• 6.1 本文研究内容总结84-85
• 6.2 后续工作展望85-86
• 参考文献86-89
• 致谢89-90
• 在学期间发表的学术论文90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：289481