基于稀疏快速傅里叶变换的GPS/北斗卫星信号捕获算法研究

发布时间：2022-12-05 02:19

　　卫星导航技术应用广泛,遍及交通、物流、农业、航空航天、国土安全、国土规划、基础测绘、地质与地震灾害监测等方面。因其技术意义非凡,为了不受制于人,保障国家安全,我国必须大力发展北斗卫星导航技术。由于卫星信号搜索捕获时间决定了GPS/北斗接收机的性能,因此快速、精确地捕获卫星信号一直是卫星导航技术研究的首要课题。卫星信号的捕获是卫星导航技术的第一步,GPS/北斗接收机信号跟踪和解调导航数据位都依赖于卫星信号的捕获。在卫星的捕获中,对GPS/北斗星座中的每一颗卫星需要同时完成两个关键的任务,一是载波多普勒频移搜索,二是扩频码初始相位搜索。在现有的捕获算法中,为覆盖高速移动卫星预期中所有的多普勒频率范围,通常在±10kHz之内进行遍历的搜索,并进行GPS/北斗卫星信号的并行码相位搜索,应用了大量的快速傅里叶变换（FFT）运算。在目前卫星导航技术商业应用非常成熟的情况下,捕获算法基本规定下来,加上快速傅里叶变换（FFT）的优越性能,好像并不需要改进和完善。近年来,稀疏快速傅里叶变换算法（Sparse Fast Fourier Transform;SFFT）的研究取得了突破,它的性能超越了快速傅里... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 论文的主要研究内容及结构安排
        1.3.1 论文的主要研究内容
        1.3.2 论文结构安排
    1.4 本章小结
第二章 GPS/北斗导航系统及信号特点
    2.1 GPS/北斗导航系统
        2.1.1 GPS导航系统
        2.1.2 北斗导航系统
    2.2 GPS/北斗卫星信号的组成和特性
        2.2.1 GPS卫星信号的组成和特性
        2.2.2 北斗卫星信号的组成和特性
    2.3 GPS/北斗中频信号源的Matlab仿真
        2.3.1 GPS中频信号源的Matlab仿真
        2.3.2 北斗中频信号源的Matlab仿真
    2.4 扩频码的产生和Matlab仿真
        2.4.1 C/A码的产生和Matlab仿真
        2.4.2 C码的产生和Matlab仿真
    2.5 载波信号的产生和Matlab仿真
    2.6 GPS/北斗信号的自相关性
    2.7 本章小结
第三章 GPS/北斗卫星信号的捕获算法及性能分析
    3.1 GPS/北斗卫星信号的传统捕获模型
    3.2 GPS/北斗卫星信号传统捕获算法
        3.2.1 串行捕获算法
        3.2.2 基于FFT并行捕获算法
    3.3 传统捕获算法的性能分析
        3.3.1 传统捕获算法的运算量分析
        3.3.2 虚警概率和检测概率
    3.4 本章小结
第四章 稀疏快速傅里叶变换算法
    4.1 稀疏快速傅里叶变换综述
    4.2 实现稀疏FFT的常用算法
        4.2.1 相位编码
        4.2.2 频域二进制搜索算法
        4.2.3 基于ALISING搜索算法
        4.2.4 哈希处理算法
    4.3 本章小结
第五章 基于SFFT的GPS/北斗卫星信号并行码相位捕获算法研究及性能分析
    5.1 基于SFFT的GPS/北斗卫星信号捕获算法原理
        5.1.1 GPS/北斗卫星信号捕获问题的数学建模
        5.1.2 卫星信号在频域具有稀疏性
        5.1.3 基于SFFT的并行码相位捕获
    5.2 基于SFFT的并行码相位捕获算法步骤
    5.3 下采样
        5.3.1 下采样算法原理
        5.3.2 卫星信号子采样后子信号的相关性
        5.3.3 最佳采样因子的确定
    5.4 基于SFFT的GPS/北斗卫星信号并行捕获算法的性能分析
        5.4.1 算法复杂度分析
        5.4.2 检测概率和虚警概率
    5.5 基于SFFT的GPS/北斗卫星信号捕获算法的实现和结果分析
    5.6 本章小结
结论和展望
参考文献
攻读学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3709467