卫星弱信号捕获技术研究

发布时间：2017-06-30 01:09

  本文关键词：卫星弱信号捕获技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们对宇宙的好奇和国家对太空资源的重视和开发,全球卫星导航事业正在蓬勃发展。在发展和探索的过程,研究人员不断地解决问题。近年来,许多公司、高校以及研究机构热衷于卫星弱信号的捕获问题。本文就低信噪比下卫星弱信号捕获问题展开了研究。首先,介绍了全球定位系统(Global Positioning System)的结构和发展状况。分析了当前一些高校和研究机构就低信噪比下弱信号捕获问题研究动态,以及一些常用的弱信号捕获算法。其次,分析了影响弱信号信道特性的主要因素。介绍了三种传统捕获算法的内容及其优缺点。对三种捕获算法的算法复杂度和捕获时间进行了比较。分析了在不同信噪比情况下传统算法的捕获效果。在信噪比较高的条件下,传统捕获算法的效果能满足通信最低要求。但是在低信噪比的情况下,传统的捕获算法的效果则不是很理想。再次,研究了三种基于累积技术对弱信号的捕获方法,并分析了三种捕获方法的性能增益。相干累积可以明显提高系统的增益,但是会遇到比特翻转问题。非相干累积虽然解决了数据位跳转的问题,但是会造成平方损失。而差分相干则能平衡两者之间的矛盾,是一种既能提高系统增益又不会产生平方损失的捕获方法。然后,分析了匹配滤波器的相关概念,以及它在高斯白噪声信道下的仿真效果。分析了PMF-FFT(Partial Matched Filters,PMF)的性能。为了提高PMF-FFT算法的处理增益,本文运用了加窗方法。本文对PMF部分和FFT部分分别进行加窗,提高了PMF-FFT算法的处理增益和检测概率,降低了漏警概率。最后,研究了基于辅助信息捕获弱信号的方法。利用辅助信息估算卫星的多普勒频移。通过估计的多普勒频移,可以减小搜索范围,降低捕获时间。此外,还分析了利用惯性导航系来辅助信号捕获,降低了捕获时间,提高了捕获精度。
【关键词】：卫星 弱信号 捕获 相干 辅助捕获
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 研究背景和意义13-15
• 1.2 弱信号捕获的国内外研究现状15-16
• 1.3 主要研究内容以及论文结构16-18
• 第二章 弱信号的信道特性及捕获原理18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 弱信号的信道特性18-24
• 2.2.1 信号功率衰减18-19
• 2.2.2 阴影效应19
• 2.2.3 多径干扰19-21
• 2.2.4 多普勒效应21-22
• 2.2.5 电离层闪烁22-23
• 2.2.6 互相关干扰影响23-24
• 2.3 捕获理论24-31
• 2.3.1 串行搜索24-26
• 2.3.2 并行频率搜索26-27
• 2.3.3 并行码相位搜索27-28
• 2.3.4 捕获算法对比28-30
• 2.3.5 捕获性能指标30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 基于累积技术的弱信号捕获32-50
• 3.1 引言32
• 3.2 相干积分32-38
• 3.2.1 相干积分原理32-36
• 3.2.2 检测性能分析36-38
• 3.3 非相干累积38-41
• 3.4 差分相干41-48
• 3.5 三种累积算法的对比48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 基于PMF-FFT的弱信号捕获50-71
• 4.1 引言50
• 4.2 PMF-FFT介绍50-60
• 4.2.1 匹配滤波器的概念50-51
• 4.2.2 PMF-FFT算法51-55
• 4.2.3 检测性能分析55-60
• 4.3 PMF-FFT算法改进60-70
• 4.3.1 FFT部分改进62-63
• 4.3.2 PMF部分改进63-65
• 4.3.3 性能仿真分析65-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 基于辅助信息的弱信号捕获71-84
• 5.1 引言71
• 5.2 基于辅助信息对多普勒的估计71-79
• 5.2.1 多普勒的原理71-74
• 5.2.2 多普勒频移的估计74-79
• 5.3 惯性信息辅助的信号捕获方法79-82
• 5.3.1 惯性信息辅助的信号捕获原理79-80
• 5.3.2 惯性信息辅助GNSS信号捕获仿真分析80-82
• 5.4 本章小结82-84
• 第六章 总结84-85
• 6.1 全文总结84
• 6.2 后续工作安排84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-89
• 攻读硕士学位期间取得的成果89-90

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本文编号：500016