基于GPS軟件接收機(jī)的微弱信號(hào)捕獲跟蹤算法.pdf

1、近年來，隨著GPS接收機(jī)在全球范圍內(nèi)多用途寬領(lǐng)域的應(yīng)用，對衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)也提出了更高的要求。而基于軟件無線電思想的GPS軟件接收機(jī)也為開發(fā)適用于特殊環(huán)境下的高復(fù)雜度算法提供了便利。作為高性能導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)之一，微弱衛(wèi)星信號(hào)接收技術(shù)是目前研究的熱點(diǎn)。在正常情況下，接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)的信噪比大約為-20dB，但在信號(hào)微弱的環(huán)境下，信噪比可下降20dB左右，普通的接收機(jī)很難捕獲跟蹤到信號(hào)，難以實(shí)現(xiàn)定位功能。本文針對微弱GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕

2、獲、跟蹤算法進(jìn)行了以下研究：
　　1.介紹了GPS軟件接收機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過程。對GPS衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制方式和復(fù)用技術(shù)進(jìn)行了分析，重點(diǎn)研究了C/A碼的相關(guān)特性以及多普勒效應(yīng)對載波頻率和C/A碼碼長的影響。研究了GPS中頻信號(hào)模型，并仿真產(chǎn)生了數(shù)字中頻信號(hào)。
　　2.研究了GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲的基本原理和基本方法，并對常用的微弱信號(hào)捕獲算法進(jìn)行介紹，分析了相干積分算法、非相干積分算法和差分相干積分算法的特點(diǎn)。針對相干積分時(shí)間容易受到

3、導(dǎo)航數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)影響的問題，提出了兩種通過檢測出翻轉(zhuǎn)位來提高信噪比增益的算法，一種借鑒全比特算法檢測數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)位邊沿的思想，通過比較多組數(shù)據(jù)的相干積分值檢測出翻轉(zhuǎn)位的位置，舍棄翻轉(zhuǎn)位并對其余數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊相干積分；另一種將傳統(tǒng)的差分相干積分算法推廣到對數(shù)據(jù)塊的處理中，并通過比較導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特長度內(nèi)不同數(shù)據(jù)塊的積分值粗略的估計(jì)出翻磚塊的位置，舍棄翻磚塊后對其它數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)塊差分相干積分。經(jīng)過仿真驗(yàn)證，這兩種算法均具有較高的捕獲靈敏度和捕獲效率。<

4、br>　　3.對傳統(tǒng)的鎖相環(huán)跟蹤算法進(jìn)行了深入的研究，針對其缺陷將卡爾曼濾波算法引入GPS衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤中，并建立了系統(tǒng)方程和量測方程，針對標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波算法對噪聲統(tǒng)計(jì)特性的假設(shè)過于理想且對初值的依賴程度很高的問題，提出了強(qiáng)跟蹤Suge-Husa自適應(yīng)卡爾曼濾波算法，利用Suge-Husa自適應(yīng)卡爾曼濾波器能夠?qū)υ肼曔M(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)的特點(diǎn)以及強(qiáng)跟蹤濾波器魯棒性好且對突變情況具有很強(qiáng)適應(yīng)能力的特點(diǎn)對衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定的跟蹤，經(jīng)仿真驗(yàn)證，該算