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GPS微弱信号捕获关键技术研究

作　者: 陈红光
导　师: 田忠
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: GPS 积分检测器 Duffing混沌振子 P码直捕
分类号: TN967.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 168次
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内容摘要

在正常情况下,GPS信号到达地面的强度为-130dBm,接收机可以轻松将其捕获。但是,当接收机处于室内,隧道,森林等环境下时,由于穿透损耗、反射损耗、绕射损耗和信号衰落,信号强度急剧衰减。使得捕获这些信号存在一定的困难。为了捕获到这些微弱GPS信号,接收机可以通过一系列方法来提高检测信噪比,比如:相干积分,非相干积分和差分相干积分。对于P码直接捕获,由于P码长度和不确定区间的影响,使其捕获时间远远大于C/A码的捕获时间。因此,P码直接捕获算法的重点为如何压缩P码直接捕获时间。针对以上问题,本论文主要研究内容包括如下几个方面:1.对相干积分检测器,非相干积分检测器和差分相干积分检测器的检测性能以及载波多普勒频移,导航数据调制和码多普勒频移对以上三种检测器的检测性能的影响进行了深入的分析。并通过分析对比了上述三种检测器在不同情况下的性能优劣。2.提出了一种基于Duffing混沌振子的GPS信号捕获算法,该算法利用混沌振子的非线性特性和相轨迹变化特点对GPS的多普勒频移进行估计,通过matlab仿真证实了该算法具有较好的性能。3.介绍了两种流行的P码直接捕获算法,同时分析了码相位偏移对直接平均法的性能影响及解决该影响的改进算法。之后,提出了一种将两种算法融合的P码直接捕获算法,通过matlab仿真验证了该算法的可行性和高效性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-15
第一章绪论  15-20
  1.1 研究意义和国内外研究现状  15-18
    1.1.1 研究意义  15-16
    1.1.2 国内外研究现状  16-18
  1.2 本文结构安排  18-20
第二章 GPS 概述  20-27
  2.1 GPS 系统概述  20-26
    2.1.1 GPS 信号结构  20-26
      2.1.1.1 GPS 信号产生  20-21
      2.1.1.2 C/A 码生成  21-22
      2.1.1.3 C/A 码的相关特性  22-24
      2.1.1.4 P 码生成  24-26
  2.2 本章小结  26-27
第三章微弱GPS 信号捕获  27-39
  3.1 信号模型  28
  3.2 模糊度搜索  28-31
    3.2.1 模糊度函数  28-29
    3.2.2 串行搜索  29-30
    3.2.3 频域并行搜索  30
    3.2.4 时域并行搜索  30-31
  3.3 微弱信号检测器  31-38
    3.3.1 相干积分检测器  31-34
    3.3.2 非相干积分检测器  34-35
    3.3.3 差分相干积分检测器  35-36
    3.3.4 检测性能比较  36-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章微弱GPS 信号检测性能衰减分析  39-68
  4.1 相干积分检测器  39-50
    4.1.1 残留载波多普勒频移对检测信噪比的影响  39-41
    4.1.2 导航数据调制对检测信噪比的影响  41-46
    4.1.3 残留码多普勒偏移对检测信噪比的影响  46-50
  4.2 非相干积分检测器  50-57
    4.2.1 残留载波多普勒频移对检测信噪比的影响  50-51
    4.2.2 导航数据调制对检测信噪比的影响  51-55
    4.2.3 残留码多普勒偏移对检测信噪比的影响  55-57
  4.3 差分相干积分检测器  57-62
    4.3.1 残留载波多普勒频移对检测信噪比的影响  58-59
    4.3.2 导航数据调制对检测信噪比的影响  59-61
    4.3.3 残留码多普勒偏移对检测信噪比的影响  61-62
  4.4 检测性能比较  62-67
  4.5 本章小结  67-68
第五章基于Duffing 混沌振子的GPS 微弱信号捕获算法  68-74
  5.1 Duffing 混沌振子  68-69
  5.2 基于Duffing 混沌振子的GPS 微弱信号捕获算法  69-71
  5.3 仿真实验及结果  71-73
  5.4 本章小结  73-74
第六章 P 码快速直接捕获  74-88
  6.1 XFAST 法  74-76
  6.2 直接平均法  76-82
    6.2.1 码相位偏移对相关峰的影响以及抑制方法  77-81
    6.2.2 直接平均法与改进后的直接平均法捕获效果比较  81-82
  6.3 直接平均XFAST 结合法  82-87
    6.3.1 载波多普勒频移搜索方法  82-83
    6.3.2 算法原理与流程  83-85
    6.3.3 仿真实验及结果  85-87
  6.4 XFAST、改进的直接平均法和结合法捕获效率比较  87
  6.5 本章小结  87-88
第七章论文总结与展望  88-89
  7.1 论文工作总结  88
  7.2 未来工作展望  88-89
致谢  89-90
参考文献  90-94
攻硕期间取得的研究成果  94-95

GPS微弱信号捕获关键技术研究

内容摘要

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