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GPS中的环路跟踪算法的研究

作　者: 金富钊
导　师: 汪家友
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 全球卫星定位系统 伪随机码 锁相环 锁频环 环路滤波器
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 8次
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内容摘要


全球卫星定位系统(GPS)是新一代精密卫星导航定位系统。它所具有的高精度、全天候、全球覆盖能力等诸多优点是其它导航设备所无法比拟的。所以,GPS现已在军事和名用领域得到非常广泛的应用。而接收机作为其重要的组成部分更是发展迅速,新技术不断出现,产品升级换代很快。在GPS接收机中,环路的跟踪是系统正常工作的前提条件,对接收机的性能有着重要的影响。本文对GPS接收机的环路跟踪技术进行了详细的阐释,描述了环路跟踪的工作原理,进行了性能分析和算法设计。最后给出了跟踪算法的流程图,并在ARM微处理器平台上实现完成该跟踪算法。试验证明,使用该算法运算量小,可以快速稳定的完成信号的跟踪,环路具有较好的动态性能和抗噪性能,大大的提高了接收机的性能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-11
  1.1 引言  9-10
  1.2 国内外发展动态与课题产生的背景  10
  1.3 本论文的主要工作  10-11
第二章 GPS系统概述  11-14
  2.1 空间部分  11-12
    2.1.1 GPS卫星星座的构成与轨道  11
    2.1.2 GPS卫星及其功能  11-12
  2.2 地面监控系统  12-13
    2.2.1 系统的组成  12-13
    2.2.2 系统的主要功能  13
  2.3 用户设备  13-14
第三章 GPS接收机  14-18
  3.1 GPS接收机简介  14
  3.2 GPS接收机原理  14-16
    3.2.1 信号接收单元  14-15
    3.2.2 接收机  15-16
    3.2.3 导航/接收机处理器  16
    3.2.4 I/O装置  16
    3.2.5 电源  16
  3.3 GPS接收机定位流程简介  16-18
第四章 GPS信号与PN码测距原理  18-39
  4.1 GPS信号的基本结构  18-20
    4.1.1 概述  18
    4.1.2 GPS信号的基本构成  18-19
    4.1.3 GPS信号的特点  19-20
  4.2 PN码及其主要特性  20-25
    4.2.1 二进制序列的运算  20-21
    4.2.2 最长线性移位寄存器序列—m序列  21-23
    4.2.3 m序列的统计特性和相关特性  23-25
  4.3 GPS的PN码及其特性  25-29
    4.3.1 截短码与复合码  25-27
    4.3.2 GPS中的P码  27
    4.3.3 GPS中的C/A码  27-29
  4.4 GPS中PN码的自相关函数和功率谱密度  29-32
  4.5 GPS中PN码的互相关函数和码分多址性能  32-33
  4.6 GPS卫星的导航电文  33-34
  4.7 PN码测距原理  34-39
第五章 GPS信号的捕获与跟踪  39-53
  5.1 GPS数字接收机相关基础知识简介  39-41
    5.1.1 数字接收机通道  39-40
    5.1.2 预检测积分  40-41
    5.1.3 数字频率合成  41
  5.2 载波跟踪环  41-45
    5.2.1 锁相环  42-43
    5.2.2 Costas环  43-44
    5.2.3 锁频环  44-45
  5.3 码跟踪环  45-46
  5.4 环路滤波器  46-49
  5.5 测量误差和跟踪门限  49-51
    5.5.1 PLL跟踪环测量误差  49
    5.5.2 FLL跟踪环测量误差  49-50
    5.5.3 码跟踪环测量误差  50-51
  5.6 GPS信号的捕获  51-53
第六章 跟踪算法的设计与实现  53-63
  6.1 算法的总体实现架构  53-54
  6.2 初始化过程  54-55
  6.3 载波跟踪算法  55-59
    6.3.1 四相鉴频器  55-57
    6.3.2 频率锁定环  57-58
    6.3.3 Castas环  58-59
  6.4 码跟踪环算法  59-61
  6.5 码和载波的锁定指示  61-63
第七章 结论  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
研究成果  67

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 卫星大地测量与空间大地测量 > 全球定位系统（GPS）
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