卫星导航基带信号处理算法研究与应用

发布时间：2017-10-15 09:31

  本文关键词：卫星导航基带信号处理算法研究与应用

  更多相关文章： GNSS 定位 导航 捕获 跟踪 重采样 软件接收机

【摘要】：随着卫星导航技术的不断进步,利用GNSS进行定位、导航和授时等已经成为可能。如今,GNSS已成为每个大国重大的空间和信息化基础设施,体现了现代化国家的地位和综合国力。伴随着智能设备的普及,利用GNSS进行定位导航的应用也开始进入人们的日常生活,也为GNSS的进一步发展提供了强大的动力。本文首先对(?)3NSS的定位原理和接收机进行了学习和研究；然后对接收机中的数字中频信号处理进行了仔细的研究和仿真实验,并对部分算法进行了优化；最后设计了一种基于ARM嵌入式Linux平台的GNSS软件接收机。本文对并行码相位搜索捕获算法进行了优化设计,提出了多重采样捕获算法。此算法对数字中频信号进行多次重采样处理,然后将这个信号用于捕获GNSS信号,整个捕获过程由控制器模块进行自适应控制,可以将强弱信号分开进行捕获。同时本文还对各种捕获算法的运算量进行了分析,并在理论上和实验上比较了并行码相位搜索捕获算法和多重采样捕获算法的运算量。实验证明,此算法不仅可以达到与其他捕获算法相当的捕获结果,而且减少了信号处理的点数,从而减少捕获的运算量,加快了捕获GNSS信号的速度。本文还对数字中频信号处理中的信号跟踪部分进行了研究,对跟踪部分的DLL、FLL和PLL三个环路进行了介绍和真实数据的仿真实验。通过学习和研究GNSS的定位导航原理和接收机结构,本文设计了一种软件接收机。此软件接收机的代码全部采用C语言编写,其运行的硬件平台为ARM平台,软件平台为嵌入式Linux平台。采用真实的GNSS数字中频信号来进行定位实验,经过多次实验得到的三维坐标与信号采集地点的三维坐标基本相同,证明此软件接收机基本实现了定位功能。基于GNSS定位导航的应用越来越多,软件接收机的优势也逐渐体现出来,软件接收机的方便性和经济性也更受研究人员的青睐。
【关键词】：GNSS 定位 导航 捕获 跟踪 重采样 软件接收机
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN965.5;TN911.7
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 引言13-14
• 1.2 研究背景及意义14-16
• 1.3 主要研究内容16
• 1.4 论文体系结构16-17
• 第二章 GNSS的定位原理和接收机17-31
• 2.1 GNSS定位原理17-19
• 2.2 GPS信号19-23
• 2.2.1 测距码20-22
• 2.2.2 导航电文22-23
• 2.3 GLONASS信号23-24
• 2.4 BDS信号24-27
• 2.4.1 测距码26-27
• 2.4.2 导航电文27
• 2.5 GNSS接收机结构27-29
• 2.6 GNSS定位误差29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第三章 数字中频信号处理31-68
• 3.1 GPS数字中频信号31-32
• 3.2 信号捕获32-40
• 3.2.1 三维搜索33-34
• 3.2.2 串行搜索捕获算法34-35
• 3.2.3 并行频率空间搜索捕获算法35-36
• 3.2.4 并行码相位搜索捕获算法36-40
• 3.2.5 三种捕获算法运算量分析40
• 3.3 弱信号捕获40-44
• 3.3.1 相干积分和非相干积分41-42
• 3.3.2 虚警概率和检测概率42-44
• 3.4 基于多重采样的捕获方法44-54
• 3.4.1 算法原理45-46
• 3.4.2 重采样46-47
• 3.4.3 控制器模块47-49
• 3.4.4 运算量分析49-50
• 3.4.5 仿真实验50-54
• 3.5 信号跟踪54-64
• 3.5.1 跟踪原理55-56
• 3.5.2 码跟踪环路56-58
• 3.5.3 载波跟踪环58-60
• 3.5.4 仿真实验60-64
• 3.6 数据码处理64-67
• 3.6.1 比特同步64-65
• 3.6.2 帧同步65-66
• 3.6.3 GNSS信号发射时间获取66-67
• 3.7 本章小结67-68
• 第四章 基于ARM嵌入式Linux平台的GNSS软件接收机68-79
• 4.1 GNSS软件接收机68
• 4.2 基于ARM的硬件平台68-69
• 4.3 嵌入式Linux系统69-70
• 4.4 GNSS软件接收机设计70-74
• 4.5 仿真实验74-78
• 4.6 本章小结78-79
• 第五章 总结与展望79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-86
• 攻读硕士学位期间的研究成果86-87
• 学位论文评阅及答辩情况表87

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