基于互相关干扰消除的GPS弱信号捕获算法研究

发布时间：2017-07-06 16:27

  本文关键词：基于互相关干扰消除的GPS弱信号捕获算法研究

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【摘要】：GPS卫星导航定位系统,因为能够全天候,实时的提供高精度的定位服务得到了人们的广泛使用。由于多径效应的存在,GPS接收机接收到的各个卫星发射信号有强有弱,强信号对弱信号的干扰导致接收机无法捕获弱信号。因此,研究GPS弱信号捕获具有一定的现实意义。本文旨在提高GPS接收机对于弱信号的捕获灵敏度。传统的GPS弱信号捕获算法对多个相关运算的结果进行累加求和提升输出信号信噪比,主要有相干累积法和非相干累积法。针对GPS弱信号的捕获,本文研究重点放在消除GPS强弱信号间的互相关干扰上,主要包括以下工作:第一,搭建GPS数据采集的硬件平台采集实际GPS数据;第二,分析了互相关干扰消除算法,包括三个部分:弱信号检测部分对互相关干扰第一和第二相关峰进行数学建模;强信号重构部分通过跟踪环路实时反馈的载波频率和码相位参数重构强信号;原始输入信号减去重构强信号部分通过接收信号与本地C/A码的相关值减去重构强信号与本地C/A码的相关值,从而得到弱信号;第三,通过对比相干累积法和相干累积叠加互相关干扰消除法的弱信号捕获仿真结果,验证了互相关干扰消除算法对GPS弱信号捕获的有效性。
【关键词】：GPS GPS软件接收机 弱信号捕获 相干累积 互相关干扰消除
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-11
• 1.1.1 全球导航卫星系统的发展概况8-10
• 1.1.2 GPS弱信号捕获算法及研究意义10-11
• 1.2 本文的主要工作11-12
• 1.3 本文的章节安排12-14
• 第二章 GPS信号特性及GPS软件接收机14-36
• 2.1 GPS信号的格式及其产生原理14-16
• 2.2 C/A码的产生及其特性16-19
• 2.3 GPS软件接收机的结构19-21
• 2.4 GPS信号的捕获21-25
• 2.4.1 GPS信号的捕获原理21-22
• 2.4.2 时域串行捕获22-23
• 2.4.3 基于FFT的频域捕获23-25
• 2.5 GPS信号的跟踪25-35
• 2.5.1 跟踪原理25-26
• 2.5.2 PLL锁相环26-30
• 2.5.3 码跟踪环30-32
• 2.5.4 载波跟踪环32-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 强弱信号互相关干扰分析及传统弱信号捕获方法36-50
• 3.1 基于强弱信号间的互相关干扰建模36-38
• 3.2 互相关干扰与多普勒频差的关系38-43
• 3.2.1 接收信号模型的建立及推导38-40
• 3.2.2 互相关干扰与多普勒频差的关系40-41
• 3.2.3 互相关干扰与多普勒频差关系的仿真41-43
• 3.3 传统的GPS弱信号捕获方法43-48
• 3.3.1 相干累积法43-47
• 3.3.2 非相干累积法47-48
• 3.3.3 两种捕获算法的比较48
• 3.3.4 差分相干累积法48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 基于互相关干扰消除的GPS弱信号捕获算法50-65
• 4.1 弱信号捕获系统整体设计及原理50-51
• 4.2 弱信号的检测51-55
• 4.2.1 检测目的51-52
• 4.2.2 设计的原理52-54
• 4.2.3 实验仿真条件54-55
• 4.3 强信号重构及在原始信号中减去重构强信号55-56
• 4.4 互相关消除算法的仿真56-63
• 4.5 互相关干扰消除算法的性能分析63-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70

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本文编号：526982