GPS导航系统L2C信号的跟踪算法及其实现研究

发布时间：2017-08-30 13:12

  本文关键词：GPS导航系统L2C信号的跟踪算法及其实现研究

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【摘要】：全球定位系统（GPS）自成功使用以来,人们一直在不停的对它进行提高和改进。这是因为军方希望卫星能够发射功率较大的军事信号，并且与一般的民用信号进行区分。而另一方面，民用信号在GPS的抗干扰性、安全性和完整性这些方面，又有进一步的要求。为了能使GPS更好地满足军事、民间和商业用户不断增长的应用需求，美国政府启动了GPS的现代化计划。新增加的民用信号称为L2C信号，L2C信号的主要特点是采用前向纠错编码和时分复用技术等若干技术，这些技术的采用使得L2C信号具有更低的载波跟踪门限和数据解调门限。同时，L1C/A信号和L2C信号可以同时被民用用户接收以校正电离层传输延时，从而得到精度更高的定位结果。目前已有八颗现代化的GPS卫星支持播发L2C信号，预计未来五到十年L2C信号将充分运作使用。 本文主要研究L2C信号的跟踪算法，对捕获算法也作了简要的介绍，对各种跟踪算法进行了对比。根据L2C信号的特点，对L2C信号的跟踪算法进行了模拟实现，研究了CM码跟踪、CL码跟踪和融合跟踪三种算法，并且对三种算法进行了比较，比较的指标为跟踪误差的方差，通过比较力图总结得出三种算法中性能最好的跟踪算法。为了更好的研究L2C信号的跟踪算法，本文先从GPS导航系统的基础知识开始，介绍了GPS导航系统的组成、导航信号的产生和特点以及导航电文的基础知识，重点放在对GPS接收机的描述上，因为接收机的性能是导航系统定位精度的关键所在，它将直接影响导航性能的好坏。在这些基础之上，仿真CM码跟踪、CL码跟踪和融合跟踪三种算法，，并且比较三种跟踪算法的性能，仿真结果表明，在相同的跟踪条件下，无论是载波跟踪还是伪码跟踪，融合跟踪算法都具有更优的跟踪性能，其次是CL码跟踪算法，而CM码跟踪结果抖动最大，是性能最差的算法。
【关键词】：全球导航系统 L2C跟踪 软件模拟 接收机
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.3 论文结构安排12-14
• 第二章 相关背景知识介绍14-28
• 2.1 卫星导航基础14-16
• 2.2 GPS 导航系统组成16-18
• 2.2.1 空间部分16-17
• 2.2.2 地面部分17-18
• 2.2.3 用户设备部分18
• 2.3 卫星信号及导航电文18-21
• 2.3.1 卫星信号简介18-20
• 2.3.2 导航电文20-21
• 2.4 GPS 接收机工作原理21-27
• 2.4.1 接收机体系结构21-23
• 2.4.2 信号捕获23-26
• 2.4.3 信号跟踪26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 L2C 信号研究概况28-34
• 3.1 信号综述28-30
• 3.2 L2C 伪码介绍30-32
• 3.2.1 伪码组成30-31
• 3.2.2 伪码的产生31-32
• 3.3 L2C 信号优势32-33
• 3.3.1 信噪比优势32
• 3.3.2 载波跟踪门限比较32-33
• 3.3.3 相关性能比较33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 算法实现34-57
• 4.1 跟踪环路简介34-43
• 4.1.1 锁相环鉴别器34-36
• 4.1.2 锁频环鉴别器36-37
• 4.1.3 码相位鉴别器37-38
• 4.1.4 环路滤波器38-40
• 4.1.5 科斯塔斯环40-42
• 4.1.6 数控振荡器42-43
• 4.2 L2C 接收机设计43-46
• 4.2.1 接收机组成43
• 4.2.2 数字接收通道43-44
• 4.2.3 接收信号的处理44-46
• 4.2.4 L2C 软件接收机组成46
• 4.3 L2C 信号捕获算法46-51
• 4.3.1 分段折叠算法47-48
• 4.3.2 折叠后 FFT 循环相关48-49
• 4.3.3 检测策略49-50
• 4.3.4 捕获算法仿真结果50-51
• 4.4 L2C 信号跟踪算法51-55
• 4.4.1 L2C 信号自相关性能51-53
• 4.4.2 CM 跟踪算法53-55
• 4.4.3 CL 跟踪算法55
• 4.4.4 融合跟踪算法55
• 4.5 L2C 信号仿真实现算法55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 L2C 跟踪算法性能分析57-67
• 5.1 CM 码跟踪算法的性能分析57-61
• 5.1.1 载波跟踪环57
• 5.1.2 码跟踪环57-61
• 5.2 CL 码跟踪算法的性能分析61-62
• 5.3 融合算法的性能分析62-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 参考文献69-71
• 附录 1 程序清单71-77
• 附录 2 攻读硕士学位期间撰写的论文77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 马安;王宁生;刘建刚;;基于本体的CAPP知识库管理系统研究[J];机械科学与技术;2007年07期

2 孙进芳;李晓白;金天;;量化对GPS接收机捕获性能的影响[J];雷达科学与技术;2007年06期

3 李洪;陆明泉;冯振明;;Direct GPS P-Code Acquisition Method Based on FFT[J];Tsinghua Science and Technology;2008年01期

本文编号：759483