基于GPS軟件接收機的微弱信號捕獲跟蹤算法.pdf

1、近年來，隨著GPS接收機在全球范圍內(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)星信號接收技術(shù)是目前研究的熱點。在正常情況下，接收機接收到的衛(wèi)星信號的信噪比大約為-20dB，但在信號微弱的環(huán)境下，信噪比可下降20dB左右，普通的接收機很難捕獲跟蹤到信號，難以實現(xiàn)定位功能。本文針對微弱GPS衛(wèi)星信號的捕

2、獲、跟蹤算法進行了以下研究：
　　1.介紹了GPS軟件接收機的結(jié)構(gòu)和工作過程。對GPS衛(wèi)星信號的調(diào)制方式和復(fù)用技術(shù)進行了分析，重點研究了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中頻信號模型，并仿真產(chǎn)生了數(shù)字中頻信號。
　　2.研究了GPS衛(wèi)星信號捕獲的基本原理和基本方法，并對常用的微弱信號捕獲算法進行介紹，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。針對相干積分時間容易受到

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出翻磚塊的位置，舍棄翻磚塊后對其它數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)塊差分相干積分。經(jīng)過仿真驗證，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)星信號的跟蹤中，并建立了系統(tǒng)方程和量測方程，針對標準卡爾曼濾波算法對噪聲統(tǒng)計特性的假設(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行實時估計的特點以及強跟蹤濾波器魯棒性好且對突變情況具有很強適應(yīng)能力的特點對衛(wèi)星信號進行持續(xù)穩(wěn)定的跟蹤，經(jīng)仿真驗證，該算