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高动态下扩频系统的同步技术研究

作　者: 张静静
导　师: 谢仁宏；陈传军
学　校: 南京理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: GPS 高动态 捕获 FFT 跟踪 锁相环
分类号: TN914.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 64次
引　用: 1次
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内容摘要


本文主要研究了高动态条件下扩频系统的码、载波的捕获和跟踪,这是高动态接收机的关键。以GPS系统为研究背景,对捕获和跟踪算法进行了分析比较,并用MATLAB进行了相应的仿真。GPS接收系统信号的捕获和跟踪主要分为以下几个研究方面：扩频码的捕获和跟踪,载波的捕获和跟踪,这是GPS接收机正常工作的基础,也是高动态工作条件下的研究重点和热点。在信号的捕获方面,介绍了传统的时域滑动相关算法,并对其进行了仿真,重点介绍了基于FFT的频域捕获算法,讨论了基于FFT算法的两种主要思路,利用FFT谱分析并行搜索多普勒频移的捕获方法和采用多普勒频域串行捕获、时域由FFT代替滑动相关并行捕获的二维策略。在扩频码的跟踪方面,采用的非相干方式的超前—滞后延迟锁定环,从环路模型,鉴相器算法,相关间隔的选取,和环路滤波器等方面详细介绍了码跟踪环的设计。在载波跟踪方面,介绍了科斯塔斯环和几种频率估计算法,包括最大似然估计(MLE),扩展卡尔曼滤波(EKF),自动频率控制环(AFC),自适应最小均方法(ALS)等,采用FLL和PLL相结合的方式进行载波跟踪部分的设计。并用simulink建立了模型,对其进行了仿真。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 卫星导航系统的发展背景  7
  1.2 课题研究的意义  7-9
  1.3 国内外研究现状和动态  9
  1.4 本文的主要工作及内容安排  9-11
2 扩频通信基本理论  11-20
  2.1 扩频理论基础  11-15
    2.1.1 直接序列扩频系统(DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM)  11-12
    2.1.2 直扩系统的组成  12-13
    2.1.3 扩频通信系统的性能指标  13-14
    2.1.4 伪随机序列  14-15
  2.2 GPS系统原理概述  15-19
    2.2.1 GPS系统的组成  15-16
    2.2.2 GPS信号结构  16-17
    2.2.3 GPS定位基本原理  17-18
    2.2.4 GPS接收机  18-19
  2.3 本章小结  19-20
3 高动态下的扩频码同步  20-45
  3.1 扩频码的捕获  20-34
    3.1.1 多普勒效应对信号接收产生的影响  21-22
    3.1.2 捕获算法概述  22-23
    3.1.3 传统的时域滑动相关算法  23-26
    3.1.4 基于FFT的捕获算法分析  26-27
    3.1.5 利用FFT谱并行搜索多普勒频移  27-30
    3.1.6 利用FFT并行搜索码相位  30-31
    3.1.7 FFT的检测性能分析  31-34
  3.2 多普勒补偿算法  34-36
    3.2.1 频域多普勒补偿的基本原理  34-35
    3.2.2 频域多普勒补偿算法流程  35-36
    3.2.3 频域多普勒补偿性能分析  36
  3.3 扩频码的跟踪  36-43
    3.3.1 锁相环基本理论  37
    3.3.2 超前—滞后非相干跟踪环路模型  37-38
    3.3.3 鉴相器算法分析  38-39
    3.3.4 相关间隔2△分析  39-41
    3.3.5 环路滤波器分析  41-43
  3.4 本章小结  43-45
4 高动态下的载波同步  45-53
  4.1 载波的跟踪  45
  4.2 频率估计算法  45-51
    4.2.1 最大似然估计(MLE)  45-46
    4.2.2 扩展卡尔曼滤波  46-48
    4.2.3 自适应最小均方算法(ALS)  48-49
    4.2.4 自动频率控制环(AFC)  49-51
  4.3 科斯塔斯环路分析  51-52
  4.4 载波跟踪方案设计  52-53
5 系统仿真  53-63
  5.1 仿真工具介绍  53
  5.2 FFT捕获算法仿真  53-56
  5.3 超前之后非相干码跟踪环仿真  56-59
  5.4 科斯塔斯环载波跟踪仿真  59-62
  5.5 本章小结  62-63
6 总结与展望  63-65
  6.1 全文总结  63
  6.2 后续工作展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信系统（传输系统） > 跳频与扩展频谱通信系统 > 扩频通信
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