GPS微弱信号捕获技术研究

发布时间：2017-05-22 19:12

  本文关键词：GPS微弱信号捕获技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着城市建筑的数目不断增加，用户定位需求的逐渐提高，微弱环境下信号捕获技术的研究起到了非常重要的作用。 首先，本文分析了现代化GPS信号特性，提出一种高灵敏度GPS L1C/A码信号捕获算法，该算法利用BIT位修正以及数据叠加预处理技术，在长积分时间条件下，能够有效的抑制导航数据跳变影响，同时降低捕获运算量的算法，该算法理论分析结果表明在输入信噪比为-29dB条件下，预检测积分时间设定为20ms，虚警概率为Pf a0.001时，检测概率能够达到Pd0.99，此时该算法运算量分别是延迟相乘算法、信号压缩算法、非相干捕获算法、FFT并行码搜索算法运算量的26.1%，21.4%，10.5%，8.07%，故此算法具有很大的优势。 其次，对联合来自同一颗卫星的多频点资源能量，提高算法灵敏度进行了研究，针对GPS L1C/A码信号与L2CM码信号的联合捕获技术进行了研究，利用双码联合广义差分技术改善单码导航信号的捕获灵敏度，解决捕获卫星信号中的导航数据位周期带来的数据位跳变问题。同时在传统技术的基础上引入了乘性检测方式，用于提高双码联合卫星信号的相关检测量的峰峰比值，提高检测概率，使其更适用于微弱环境下能够实现导航接收机的正常定位功能。实验结果表明，该联合捕获技术比单码捕获技术灵敏度提高了3dB，同时改进后的算法，在输入信噪比为-24dB条件下，存在导航数据位跳变时，能够成功捕获到信号，此时检测量峰峰比为5.23，比传统算法峰峰比提高了4.25倍。 最后，对利用单通道实现来自同一颗卫星，不同频点的信号联合捕获算法进行了重点研究，针对双频信号多普勒残差不同导致复合sinc函数的畸变或裂变问题，提出了一种用单通道实现GPS双频信号联合捕获算法。该算法利用频差修正因子加权的本地载波发生器实现对双频信号的载波剥离，继而利用本地复合码对其进行码剥离，，将复合sinc函数修复为单峰。算法分析结果表明，该算法性能，比传统联合捕获算法运算时间节省了80%，以输入信号信噪比选取-27dB，虚警概率选取Pf a10-3为前提，此时改进后的算法检测概率为90.29%，比传统算法的37.19%，有个较大的提高，故改进后的技术有很大的意义。
【关键词】：微弱信号捕获 BIT修正 联合捕获 多频多码 单通道剥离
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 主要符号说明9-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.1.1 课题研究背景10
• 1.1.2 课题的研究意义10-11
• 1.2 国内外发展现状11-13
• 1.2.1 传统高灵敏度捕获研究现状分析11-12
• 1.2.2 新型高灵敏度捕获研究技术分析12-13
• 1.3 课题可行性与必要性分析13-14
• 1.3.1 必要性分析13
• 1.3.2 可行性分析13-14
• 1.4 论文主要研究内容介绍14-15
• 第二章 GPS 导航信号特性分析15-26
• 2.1 GPS 系统及现代化分析15-16
• 2.2 基于中频采样 GPS 信号特性分析16-23
• 2.2.1 L1C/A 信号结构分析16-18
• 2.2.2 L2C 信号结构分析18-21
• 2.2.3 L5 信号结构分析21-23
• 2.3 卫星信号基本捕获原理介绍23-25
• 2.3.1 捕获 GPS 信号因素分析23-24
• 2.3.2 时域串行捕获基本原理24-25
• 2.3.3 频域并行搜索算法基本原理25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 长积分时间条件下 GPS L1C/A 码信号抑制导航数据位跳变算法26-39
• 3.1 导航数据位跳变对 GPS 信号捕获影响分析26-28
• 3.2 导航数据位跳变抑制捕获算法28-32
• 3.2.1 原理框图及公式分析28-30
• 3.2.2 检测性能分析30
• 3.2.3 仿真结果及对比分析30-32
• 3.3 基于 BIT 位修正与数据叠加技术的快速捕获算法32-38
• 3.3.1 基于数据累加与 BIT 跳变消除捕获原理分析32
• 3.3.2 载波优化消除以及处理增益分析32-34
• 3.3.3 算法检测性能分析34-36
• 3.3.4 运算量对比分析36-37
• 3.3.5 算法仿真结果37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 双频 GPS L1C/A、L2C 码信号联合捕获技术研究39-50
• 4.1 L1C/A 码、L2C 信号双频联合捕获基本原理39-40
• 4.1.1 双频联合捕获解基本原理介绍39
• 4.1.2 双频联合捕获预处理相关39-40
• 4.2 传统联合捕获算法原理及分析40-44
• 4.2.1 传统联合捕获算法原理框图分析40-41
• 4.2.2 传统联合捕获算法原理分析41-42
• 4.2.3 算法关键问题分析42-44
• 4.3 基于广义差分结合相乘的双频联合捕获算法44-48
• 4.3.1 算法原理框图及公式分析44-46
• 4.3.2 算法检测性能分析46-47
• 4.3.3 实验仿真结果及分析47-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第五章 GPS 多频多码信号联合捕获算法50-70
• 5.1 传统双通道联合捕获算法处理及问题分析50-51
• 5.2 基于单通道实现双频多码联合捕获算法原理介绍及分析51-54
• 5.2.1 单通道剥离双频多码信号原理框图51
• 5.2.2 双频多码复合 SINC 函数裂变问题分析51-53
• 5.2.3 未修正复合 SINC 函数频谱裂变情况分析53-54
• 5.3 经频差修正因子加权的本地载波发生器以及多普勒误差校正54-62
• 5.3.1 经频差修正因子加权的本地载波发生器54-56
• 5.3.2 关于功率对频率偏差影响实验分析56-59
• 5.3.3 多普勒误差校正分析59-62
• 5.3.4 利用本地复合码进行码剥离62
• 5.4 算法性能以及实验结果分析62-65
• 5.4.1 算法运算量分析62-63
• 5.4.2 算法检测性能分析63-64
• 5.4.3 实验结果分析64-65
• 5.5 GPS 三频多码信号捕获技术研究65-69
• 5.5.1 GPS 三频多码信号捕获算法原理框图65-67
• 5.5.2 三频多码捕获多普勒误差分析67-68
• 5.5.3 三频多码捕获实验结果分析68-69
• 5.6 本章小结69-70
• 第六章 总结70-72
• 6.1 课题工作回顾70-71
• 6.2 本课题今后需进一步研究的地方71-72
• 参考文献72-74
• 个人简历 在读期间发表的学术论文74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 裘勋;卢艳娥;;GPS弱信号的半比特差分捕获算法[J];电子技术应用;2012年03期

2 王忠;刘光斌;;一种GPS L1C/A与L2C双频信号的捕获算法[J];通信技术;2011年01期

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本文编号：386613