高动态弱GPS信号捕获算法研究

发布时间：2017-06-06 21:13

  本文关键词：高动态弱GPS信号捕获算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：GPS信号捕获算法是GPS接收机的重要组成部分,本文研究高动态弱信号条件下GPS信号的捕获。一般来说,高动态条件要求捕获速度足够快快,而弱信号条件则要求积分时间足够长,因而高动态和弱信号对GPS信号捕获来说是一对矛盾。 针对高动态弱GPS信号捕获的特性,本文捕获算法采用基于FFT/IFFT的快速相关算法,而数据累积则采用相干和差分相干相结合的方法,在这样的框架下重点对捕获策略进行了研究,分析了经典的TONG捕获策略和N中取M捕获策略的不足,提出了适用于高动态弱信号捕获的双门限(DT)捕获策略。 在算法实现过程中,本文还对FFT数据预处理技术、邻近区间检测技术、FFT并行技术等具体细节进行了研究,改善了算法性能。 在算法研究的基础上,本文进行了FPGA实现,并进行了测试。测试结果表明,在速度达到8000m/s,加速度达到50g的动态条件下,对于-138dBm的信号,当虚警概率为1×10-时,检测概率达到了0.98。 本文基于前人的工作,对高动态弱GPS信号捕获技术进行了研究,取得了一定的进展,为后续工作打下了基础。
【关键词】：GPS信号捕获 高动态 弱信号 捕获策略
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 研究背景和意义7-8
• 1.1.1 导航系统的发展7
• 1.1.2 高动态和弱信号场景7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 论文的研究目的和研究内容10-12
• 1.3.1 研究目的10
• 1.3.2 论文组织架构10-12
• 第二章 GPS信号结构和特性分析12-16
• 2.1 GPS信号结构12-14
• 2.1.1 信号载波12
• 2.1.2 扩频码12-14
• 2.1.3 导航数据14
• 2.2 实际条件下的GPS信号14-16
• 第三章 高动态弱GPS信号捕获基本理论16-35
• 3.1 GPS信号捕获的基本数学原理16-19
• 3.2 弱信号捕获及数据积分理论19-28
• 3.2.1 相干积分19-22
• 3.2.2 非相干积分22-24
• 3.2.3 差分相干积分24-25
• 3.2.4 三种积分方法的比较25-27
• 3.2.5 弱信号积分方式选择27-28
• 3.3 高动态快速相干捕获方法28-35
• 3.3.1 基于傅里叶变换的捕获方法29-31
• 3.3.2 基于分段匹配滤波的捕获方法31-32
• 3.3.3 两种快速相关方法的比较32-35
• 第四章 高动态弱GPS信号捕获技术35-56
• 4.1 捕获方案选择35-37
• 4.2 FFT之前的数据预处理技术37-41
• 4.2.1 补零法38-40
• 4.2.2 脉冲重采样40-41
• 4.3 捕获检测技术41-51
• 4.3.1 TONG捕获策略和N中取M的捕获策略43-46
• 4.3.2 双门限捕获策略46-50
• 4.3.3 捕获检测性能评价及虚警概率选择50-51
• 4.4 相邻区间验证技术51-54
• 4.5 多路并行技术54-56
• 第五章 FPGA实现与测试56-75
• 5.1 FPGA框架描述56-57
• 5.2 关键单元57-64
• 5.2.1 顶层控制57-60
• 5.2.1.1 单次检测结果的控制58-59
• 5.2.1.2 DT捕获策略实现59
• 5.2.1.3 输出捕获结果控制59-60
• 5.2.1.4 NCO频率控制60
• 5.2.2 脉冲重采样模块60-61
• 5.2.3 相关模块61-64
• 5.2.4 差分相干模块64
• 5.3 测试平台64-65
• 5.4 基于FPGA的捕获性能测试65-75
• 5.4.1 测试条件设计66
• 5.4.2 灵敏度测试66-71
• 5.4.2.1 无驻留时的灵敏度测试66-69
• 5.4.2.2 使用DT策略时的灵敏度测试69-71
• 5.4.3 捕获时间测试71-73
• 5.4.3.1 DT策略的逗留时间测试71-73
• 5.4.3.2 单颗卫星的捕获时间测试73
• 5.4.4 测试结果总结和对比73-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 论文工作总结75-76
• 6.2 未来工作展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-83
• 附录A 硕士研究生在校期间发表的学术论文情况83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 胡辉;叶鑫华;袁超;;高动态数字化GPS软件接收机系统[J];数据采集与处理;2010年05期

2 纪元法;王靖;孙希延;施浒立;;基于批处理的改进FFT微弱信号捕获算法及其实现[J];数据采集与处理;2013年01期

3 潘寒尽;邱学军;;GPS发展现状及其军事应用[J];数字通信世界;2011年02期

  本文关键词：高动态弱GPS信号捕获算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：427528