学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高灵敏度GPS接收技术中几个关键问题的研究

作　者: 梁坤
导　师: 施浒立
学　校: 中国科学院研究生院（国家天文台）
专　业: 天文技术与方法
关键词: 高灵敏度 GPS 捕获 跟踪 互相关减轻 码相位测量精化
分类号: P228.4
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
下　载: 1970次
引　用: 6次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


目前,GPS (Global Positioning System,全球定位系统)已经在全世界得到了广泛的应用,但大多都是在信号条件较理想的环境中。当信号条件不理想时,例如在室内、森林和城市环境条件下,遮挡、多径和干扰等现象较严重,GPS就不能得到很好的应用。在GPS领域内,室内、森林和城市等复杂环境被统称为室内环境。与普通环境相比,GPS信号在室内环境中,能量有更多的削弱和衰落,到达时间有更大的延迟,接收信噪比有更大程度的恶化,所以,其可用性和普通GPS接收机的定位精度都会大大下降,GPS的总体性能会严重恶化,这样普通的GPS接收机将难以捕获和跟踪导航卫星信号。而室内环境恰是人类活动的主要环境之一,在室内环境中有很多重要的GPS应用需求,又高灵敏度GPS接收技术是一种满足室内环境要求的定位技术,所以,高灵敏度GPS接收技术的研究非常必要,高灵敏度GPS接收机已成为当前的研究热点。本文介绍了GPS信号特点,分析了室内环境GPS信号的特性,针对高灵敏度GPS接收技术中的几个关键问题,设计并实现了高灵敏度GPS接收技术研究平台。在此基础之上,设计了高灵敏度GPS接收机系统结构,对高灵敏度GPS捕获和跟踪技术进行了较深入的分析和研究,构造了高灵敏度GPS载波跟踪结构和高灵敏度GPS码多普勒补偿方法,创造性地提出了两种高灵敏度GPS互相关减轻方法∶并行互相关减去法和基于频差因子的并行互相关减去法,及两种高灵敏度GPS码相位测量精化方法∶二阶最小二乘拟合精化法和广义延拓逼近精化法。仿真实验结果表明∶互相关减轻的两种新方法去除互相关效果良好,较前人构造的方法实用性更强,基于频差因子的并行互相关减去法在计算量方面有更大的优势,可以加快高灵敏度GPS接收机信号捕获速度,节省基带信号处理时间;与其它方法相比,码相位测量精化的两种新方法在精确性、稳定性和跟踪作用等方面都分别具有较大优势。广义延拓逼近精化法的精化精度和跟踪精度最高,二阶最小二乘拟合精化法的稳定性最好,且该两种方法计算量小、易于实现,在低信噪比、大码多普勒的情况下引导跟踪,可以使码相位测量达到更好的效果。总之,这些方法在室内环境的高灵敏度GPS接收机中有较好的应用价值。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-20
  1.1 研究背景和研究状况  11-18
  1.2 研究方法和步骤  18
  1.3 论文内容  18-20
第二章 GPS 信号产生理论与室内信号特性分析  20-33
  2.1 GPS 信号产生理论  20-23
    2.1.1 GPS 信号构成  20
    2.1.2 传输载波  20-21
    2.1.3 P 码  21-22
    2.1.4 C/A 码  22-23
    2.1.5 导航电文  23
  2.2 室内环境GPS 信号特性分析  23-32
    2.2.1 信号特性分析  24-31
    2.2.2 对接收机产生的影响  31
    2.2.3 结论  31-32
  2.3 小结  32-33
第三章 高灵敏度GPS 接收机系统设计与算法实现  33-81
  3.1 高灵敏度GPS 接收技术研究平台设计与实现  33-68
    3.1.1 GPS 信号模拟与采集  34-41
    3.1.2 捕获  41-47
    3.1.3 跟踪  47-55
    3.1.4 导航电文提取  55-63
    3.1.5 伪距计算  63-65
    3.1.6 卫星位置计算  65-66
    3.1.7 定位解算  66-68
  3.2 高灵敏度GPS 接收机系统结构设计  68-69
  3.3 高灵敏度GPS 捕获  69-76
    3.3.1 高灵敏度GPS 捕获方法  70-73
    3.3.2 高灵敏度GPS 捕获策略  73-75
    3.3.3 实验结果  75-76
  3.4 高灵敏度GPS 跟踪  76-77
    3.4.1 高灵敏度GPS 跟踪策略  76
    3.4.2 高灵敏度GPS 跟踪策略流程设计  76-77
    3.4.3 实验结果  77
  3.5 多普勒补偿  77-80
    3.5.1 码多普勒补偿方法  78-79
    3.5.2 码多普勒补偿流程设计  79-80
  3.6 互相关减轻  80
  3.7 码相位测量精化  80
  3.8 小结  80-81
第四章 高灵敏度GPS 互相关减轻技术的研究  81-95
  4.1 互相关减轻新算法  84-87
    4.1.1 理论分析与推导  84-85
    4.1.2 原理与具体实现  85-87
    4.1.3 与并行互相关减去法的对比  87
  4.2 实验效果  87-93
    4.2.1 并行互相关减去法  87-89
    4.2.2 基于频差因子的并行互相关减去法  89-93
  4.3 小结  93-95
第五章 高灵敏度GPS 码相位测量精化技术的研究  95-106
  5.1 相关峰精化新方法  95-98
    5.1.1 二阶最小二乘拟合精化法  95-96
    5.1.2 广义延拓逼近精化法  96-98
  5.2 最佳相关峰搜索模块设计  98-100
    5.2.1 模块参数  98-99
    5.2.2 模块设计框图  99
    5.2.3 工作流程  99-100
  5.3 实验效果  100-102
    5.3.1 二次曲线插值法精化效果  100-101
    5.3.2 二阶最小二乘拟合精化效果  101
    5.3.3 广义延拓逼近精化效果  101-102
    5.3.4 三角匹配精化效果  102
    5.3.5 效果对比  102
  5.4 性能分析  102-105
    5.4.1 精确性  103
    5.4.2 稳定性  103
    5.4.3 跟踪作用  103-105
    5.4.4 克拉美罗下限  105
  5.5 小结  105-106
第六章 仿真与分析  106-118
  6.1 高灵敏度GPS 捕获技术的分析与仿真  106-116
    6.1.1 理论分析  106-113
    6.1.2 效果对比  113-116
  6.2 小结  116-118
第七章 总结与展望  118-121
  7.1 总结  118-119
  7.2 展望  119-121
参考文献  121-130
攻读博士学位期间取得的研究成果  130-132
致谢  132

相似论文

  1. 高动态GNSS软件接收机载波跟踪算法研究,P228.4
  2. 高灵敏度GNSS软件接收机的同步技术研究与实现,P228.4
  3. 陀螺稳定跟踪平台研究,V241.5
  4. 基于微型无人平台导航多传感器信息融合算法研究,V249.32
  5. SINS/GPS组合导航系统算法研究,V249.328
  6. 列车动态监控系统的研究,U284.48
  7. 路面平整度检测系统中的数据采集和定位技术研究,U416.2
  8. 电缆巡检车图像引导技术的研究,U469.6
  9. 内点法在大型电力系统无功优化中的应用研究,TM714.3
  10. 基于滑动相关双门限的扩频码同步捕获技术的研究,TN914.42
  11. 带径向速度观测的跟踪算法研究,TN953
  12. 基于VRPF的机动目标跟踪的研究,TN957.52
  13. 多传感器组网及反隐身、抗干扰接力跟踪技术研究,TN953
  14. 基于FPGA的多用户扩频码捕获研究及硬件仿真,TN914.42
  15. 基于智能学习的多传感器目标识别与跟踪系统研究,TP391.41
  16. 人物言论抽取与跟踪技术研究,TP391.1
  17. 空间交会接近视觉测量方法研究,TP391.41
  18. 基于嵌入式图像处理单元的运动目标跟踪系统研究,TP391.41
  19. 移动机器人视觉检测和跟踪研究,TP242.62
  20. GPS抗干扰技术研究,P228.4
  21. 大红山铁矿井下人员跟踪定位系统的优化研究,TN929.5

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）
© 2012 www.xueweilunwen.com