基于压缩感知的卫星导航信号捕获算法研究

发布时间：2017-10-18 03:27

  本文关键词：基于压缩感知的卫星导航信号捕获算法研究

  更多相关文章： 卫星导航系统 信号捕获 压缩感知 补零法 正交匹配追踪

【摘要】：近年来,卫星导航系统在经济社会发展和军事战略中的地位日益突出,越来越多的国家和地区开始重视卫星导航系统的研究与建设。信号捕获是接收机内信号处理的第一步,成功捕获导航信号后才能开始后续处理操作,其占据着接收机大量的硬件和计算资源。对卫星导航信号捕获算法,特别是快速捕获算法的研究,受到了国内外学者的广泛关注。本文从压缩感知(CS)理论的角度,研究卫星导航信号的快速捕获算法,以降低接收机的计算复杂度和硬件成本。本文先研究传统卫星导航信号捕获算法,再研究压缩感知理论,最后以这两个研究点为基础,研究基于压缩感知的卫星导航信号捕获算法。在传统卫星导航信号捕获算法研究方面,本文提出了一种改进的短码捕获算法——恒峰值补零(PCZP)算法,该算法提高了补零(ZP)法性能的稳定性。在压缩感知理论研究方面,本文提出了一种改进的正交匹配追踪(OMP)重构算法——块搜索精炼正交匹配追踪(BROMP)算法,该算法提高了OMP算法的重构性能,并降低了其算法复杂度。最后,本文建立了一种压缩感知理论下的卫星导航信号模型,提出了基于压缩感知的短码和长码的捕获方案,减少了捕获过程中的匹配次数,降低了算法复杂度。方案中使用的测量矩阵满足Welch界的下界条件,使得信噪比损失最小。本文研究的基于压缩感知的卫星导航信号捕获方案,为信号捕获性能与复杂度之间提供了一种权衡选择。
【关键词】：卫星导航系统 信号捕获 压缩感知 补零法 正交匹配追踪
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 卫星导航及其信号捕获技术的发展概况10-12
• 1.2 压缩感知技术的研究现状12-13
• 1.3 本文的研究工作13-14
• 1.4 本文的结构安排14-15
• 第二章 卫星导航基础15-27
• 2.1 TOA测距原理15-18
• 2.1.1 二维位置定位15-17
• 2.1.2 卫星三维位置定位17-18
• 2.2 利用伪随机噪声测距18-21
• 2.2.1 直接序列扩频调制18-19
• 2.2.2 利用码相位偏移计算距离19-21
• 2.3 测距信号21-26
• 2.3.1 GPS卫星信号构成21-23
• 2.3.2 短码C/A码23
• 2.3.3 长码P码23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 卫星导航信号传统捕获算法研究及其改进27-37
• 3.1 传统导航信号捕获算法27-31
• 3.1.1 C/A码捕获算法27-29
• 3.1.2 P码直接捕获算法29-31
• 3.2 改进补零短码捕获算法31-36
• 3.2.1 改进算法描述31-34
• 3.2.2 分析与仿真34-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 压缩感知基础及其重构算法研究37-50
• 4.1 压缩感知理论37-40
• 4.1.1 压缩感知理论基本原理37-38
• 4.1.2 信号的稀疏表示38
• 4.1.3 测量矩阵的设计38-39
• 4.1.4 信号的重构算法39-40
• 4.2 经典贪婪重构算法40-43
• 4.2.1 匹配追踪算法40-41
• 4.2.2 正交匹配追踪算法41
• 4.2.3 分段正交匹配追踪算法41-42
• 4.2.4 正则化正交匹配追踪算法42
• 4.2.5 子空间追踪算法42-43
• 4.3 改进正交匹配追踪算法43-49
• 4.3.1 改进算法描述43-45
• 4.3.2 仿真及分析45-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 基于压缩感知的卫星导航信号捕获50-61
• 5.1 压缩感知理论框架下的GPS信号模型50-54
• 5.1.1 信号的稀疏表示50-51
• 5.1.2 测量矩阵的设计51-53
• 5.1.3 信号重构53-54
• 5.2 基于压缩感知的短码信号捕获54-56
• 5.2.1 基于串行搜索的压缩感知捕获方案54-55
• 5.2.2 仿真及分析55-56
• 5.3 基于压缩感知的长码信号捕获56-59
• 5.3.1 DLZP长码捕获算法57
• 5.3.2 基于DLZP的压缩感知捕获方案57-58
• 5.3.3 仿真及分析58-59
• 5.4 压缩感知捕获方案与折叠捕获方案比较59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 论文工作总结61-62
• 6.2 进一步研究方向62-63
• 参考文献63-66
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文66-67
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利67-68
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目68-69
• 致谢69

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8 王W，

本文编号：1052681