CPM调制卫星导航信号的捕获算法研究

发布时间：2017-09-17 07:31

  本文关键词：CPM调制卫星导航信号的捕获算法研究

  更多相关文章： SOQPSK 捕获 FFT 相干 弱信号 高动态

【摘要】：近年来,随着全球卫星导航技术的日益发展,高性能软件接收机的设计与实现成为了主要的研究方向。捕获技术作为其中的关键技术,已经成为现阶段的研究热点。随着用户要求的不断提高,GPS接收机所处的工作环境越来越复杂,需要其能够在信号受到多径效应、多障碍物遮挡等强衰减环境下正常工作,对接收机的灵敏度也提出了严格的要求。此外,对于飞机的导航定位、导弹运行轨迹控制等具有特殊定位需求时,还要求GPS接收机具有很好的高动态性。因此弱信号检测、高动态信号的快速搜索是捕获算法中必须解决的问题。目前国内的研究大多基于BPSK调制的扩频信号的捕获,而本文重点研究CPM直接序列扩频体制基础上的卫星导航信号在弱信号、高动态等复杂环境中的捕获算法。首先,本文研究了现有的GPS信号结构、GPS信号扩频码的相关特性以及SOQPSK调制方式,以此为基础构建“CPM扩频调制系统信号捕获模型”。其次,本文阐述了GPS信号捕获的基本原理。由于捕获的关键在于估计出码相位和载波多普勒频移,本文介绍了常用的捕获方法并重点研究了基于FFT的频域并行码相位捕获方法,并通过matlab对该捕获策略进行仿真。分析了影响GPS微弱信号或者高动态信号捕获性能的因素以及捕获过程中关键参数的设置方法。为了提高捕获效率,将基于FFT的频域并行码相位捕获策略应用到微弱信号的捕获算法中,研究了相干累积、非相干累积、简易差分相干累积三种弱信号的捕获算法。基于相位补偿和同步数据块累加的快速捕获算法或者延迟叠加PMF算法可以实现信号的快速捕获,延迟叠加PMF算法还可应用于高动态信号的捕获。同时,针对于弱信号捕获算法本文借鉴雷达信号检测中的二元积累准则,为了达到满足系统要求的检测性能,进行多次相关判决,降低单次试验检测概率和虚警概率,从而在更低的信噪比下提高捕获性能。总之,本文研究了GPS信号结构,扩频和CPM调制,信号捕获基本原理,对于不同的捕获算法得到了其适用范围,通过二元累积判断可知捕获算法在其适用范围内均可达到较高的捕获性能。
【关键词】：SOQPSK 捕获 FFT 相干 弱信号 高动态
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 论文的选题背景及意义15-16
• 1.2 国内外的研究现状16-18
• 1.3 论文的主要内容及结构18-19
• 第二章 GPS信号的产生19-31
• 2.1 GPS信号的基本结构19-20
• 2.2 扩频通信原理20-24
• 2.2.1 直接扩频系统扩频码的选择21-24
• 2.3 CPM调制24-29
• 2.3.1 成型偏移四相相移键控(SOQPSK)调制25-27
• 2.3.2 SOQPSK-MIL的网格编码调制方式27-29
• 2.4 SOQPSK调制的扩频通信系统捕获模型29
• 2.5 SOQPSK调制系统扩频码的设置29-31
• 第三章 基本捕获算法31-41
• 3.1 串行搜索捕获31-32
• 3.2 基于FFT的并行频率捕获算法32-33
• 3.3 基于循环相关的并行码相位捕获算法33-35
• 3.4 捕获关键参数分析35-41
• 3.4.1 信噪比35-36
• 3.4.2 多普勒频偏对信号捕获的影响36
• 3.4.3 捕获使用的数据长度36-37
• 3.4.4 载波频率搜索步长37-38
• 3.4.5 检测概率和虚警概率38-41
• 第四章 弱信号积累算法41-65
• 4.1 相干积累41-46
• 4.2 非相干积累46-51
• 4.3 差分相干积累与简易差分相干积累51-57
• 4.4 三种积累算法的比较57-58
• 4.5 克服导航比特翻转影响的方法58-59
• 4.5.1 半比特法58
• 4.5.2 全比特法58-59
• 4.6 二元积累准则59-65
• 第五章 两种低复杂度快速捕获算法65-75
• 5.1 基于相位补偿和同步数据块累加的快速捕获算法65-70
• 5.2 延迟叠加PMF捕获算法70-75
• 第六章 总结75-77
• 致谢77-79
• 参考文献79-81
• 作者简介81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 薛睿;徐锡超;魏强;;新型的卫星导航信号体制设计[J];计算机应用;2014年06期

2 水君若;;“北斗”,照亮强国路[J];科学之友(上旬);2013年01期

3 常国松;;中国的“北斗”——北斗卫星导航系统[J];中国海事;2012年09期

4 安勇;牟荣增;阎跃鹏;;自适应非相干累加次数和门限的捕获策略研究[J];系统仿真学报;2011年04期

5 老记;;“北斗”导航中国未来导航市场[J];卫星与网络;2010年10期

6 王婵;何迪;;基于逐级干扰对消的微弱GPS信号捕获算法[J];高技术通讯;2009年12期

7 唐斌;董绪荣;;基于简易差分相干积累的高灵敏度GPS软件接收机捕获算法[J];信号处理;2009年05期

8 覃新贤;谢应科;韩承德;;GPS微弱信号C/A码捕获的最佳路径搜索算法[J];计算机研究与发展;2008年08期

9 左卫;;连续相位调制技术的研究和发展[J];舰船电子工程;2007年03期

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本文编号：868076