基于FPGA技術(shù)的微弱GPS信號(hào)實(shí)時(shí)處理的實(shí)現(xiàn).pdf

1、普通GPS接收機(jī)在特殊環(huán)境下，如在高樓林立的城市中心，林木遮擋的森林公路，特別是在隧道和室內(nèi)環(huán)境的情況下，由于衛(wèi)星信號(hào)非常微弱，載噪比（Carrier Noise Ratio，C/No）通常都在34dB-Hz以下，很難有效捕獲到衛(wèi)星信號(hào)，導(dǎo)致無法正常定位。惡劣條件下的定位有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，特別是在交通事故、火災(zāi)和地震等極端環(huán)境下，快速準(zhǔn)確定位當(dāng)事者所處位置對(duì)于降低事態(tài)損失和營(yíng)救受傷者是極為重要的。歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家也都制定了相應(yīng)

2、的提高惡劣條件下高靈敏度定位能力的發(fā)展政策。而高靈敏度GPS接收機(jī)定位的關(guān)鍵在于GPS微弱信號(hào)的處理。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容是針對(duì)GPS微弱信號(hào)改進(jìn)處理方法。針對(duì)傳統(tǒng)GPS接收機(jī)信號(hào)捕獲中的串行搜索方法提出了基于批處理的微弱信號(hào)捕獲方法,來提高低信噪比情況下微弱信號(hào)的捕獲能力，實(shí)現(xiàn)快速高靈敏度的準(zhǔn)確捕獲；針對(duì)捕獲微弱信號(hào)處理大量數(shù)據(jù)導(dǎo)致的運(yùn)算量激增，運(yùn)用雙塊零拓展(Double Block Zero Padding，DBZP)處

3、理方法減少運(yùn)算量同時(shí)縮短捕獲時(shí)間。針對(duì)傳統(tǒng)GPS接收機(jī)延遲鎖相環(huán)跟蹤算法提出了基于卡爾曼濾波的新型捕獲算法，減小延遲鎖相環(huán)失鎖造成的信號(hào)跟蹤丟失概率，來提高惡劣環(huán)境下低信噪比信號(hào)的跟蹤能力，實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的連續(xù)可靠跟蹤。通過提高GPS微弱信號(hào)的捕獲與跟蹤能力，進(jìn)而使GPS接收機(jī)在惡劣環(huán)境下衛(wèi)星信號(hào)微弱時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的定位與導(dǎo)航。 通過擬合GPS接收機(jī)實(shí)際接收到的原始數(shù)據(jù)，構(gòu)造出不同載噪比的數(shù)字信號(hào)，分別對(duì)提出的針對(duì)微弱信號(hào)的捕獲與

4、跟蹤算法進(jìn)行仿真比較驗(yàn)證，結(jié)果表明，對(duì)接收機(jī)后端信號(hào)處理部分作出的算法改進(jìn)使得GPS接收機(jī)可以更好的處理微弱信號(hào)，并且具有較高的靈敏度和精度。文章同時(shí)針對(duì)提出的數(shù)據(jù)處理特征使用FPGA技術(shù)對(duì)算法主要的數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行了初步的構(gòu)架實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行了板級(jí)驗(yàn)證，結(jié)果表明，利用FPGA技術(shù)可以較好的實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)據(jù)處理功能。文章最后給出了結(jié)論，通過提出的基于批處理和基于DBZP方法的捕獲算法以及基于卡爾曼濾波的信號(hào)跟蹤算法，可以有效地解決微弱GPS信號(hào)