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GPS接收机关键技术研究

作　者: 梅艳
导　师: 黄兆华
学　校: 华东交通大学
专　业: 计算机应用
关键词: GPS 捕获 跟踪 FFT DDL 卡尔曼滤波
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 230次
引　用: 3次
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内容摘要


GPS接收机的关键技术主要有五项,依次为GOLD码捕获技术、GOLD码跟踪技术、载波跟踪技术、位同步技术和帧同步技术。其中,信号的捕获、码跟踪、载波跟踪是GPS接收机正常工作的基础。不同场合GPS应用的不同,除了体现在应用处理模块的算法上有所不同外,主要区别在于GPS信号的捕获与跟踪方面的性能要求。所以可以说GPS信号的捕获和跟踪技术是GPS接收机的核心技术。本文的主要工作是利用matlab平台仿真GPS数字中频信号,并借助这些仿真信号完成对GPS信号的捕获和跟踪性能的研究,还研究了在高动态环境下如何实施捕获和跟踪。本文先阐述了GPS信号的生成原理,GPS软件接收机的系统构架,GPS信号捕获和跟踪的原理。利用FFT相关法进行时间和频率并行搜索,超前-滞后结构形式的延迟锁定环(DDL)进行伪码跟踪和科斯塔斯载波跟踪环进行载波跟踪的算法。针对高动态环境下的信号捕获与跟踪,在提高捕获性能的方面,提出了一种基于FFT的粗捕获与精捕获相结合的捕获方法。在跟踪方面,采用了基于卡尔曼滤波的载波跟踪环来提高跟踪环的性能。然后,利用MATLAB软件实现GPS信号的仿真,并利用此仿真信号对所提出的信号的捕获和跟踪算法进行了仿真。仿真结果表明,所提算法达到了预期设计的目标。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 课题研究的目的和意义  10-11
  1.3 高动态扩频接收机的国内外发展状况  11
  1.4 本文主要研究内容  11-13
第二章 GPS 系统原理概述  13-24
  2.1 GPS 系统的构成  13-15
    2.1.1 空间星座部分  13-14
    2.1.2 地面监视与控制部分  14-15
    2.1.3 用户设备部分  15
  2.2 GPS 信号的组成  15-19
    2.2.1 GPS 载波信号  15-16
    2.2.2 GPS 的测距码  16-17
    2.2.3 导航电文  17-18
    2.2.4 GPS 信号的结构  18-19
  2.3 GPS 定位的基本原理  19-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 GPS 信号捕获与跟踪的原理  24-40
  3.1 GPS 接收机  24-26
    3.1.1 GPS 接收机分类概述  24
    3.1.2 GPS 接收机系统结构及工作原理  24-26
  3.2 GPS 信号捕获的原理  26-29
    3.2.1 串行捕获算法  27-28
    3.2.2 基于FFT 的快速并行码捕获算法  28
    3.2.3 捕获算法性能比较  28-29
  3.3 GPS 信号跟踪的原理  29-35
    3.3.1 锁相环基本原理  29-32
    3.3.2 Cosats 环  32-33
    3.3.3 信号跟踪环  33-35
   3.4 高动态环境下的信号的捕获与跟踪  35-38
    3.4.1 高动态环境下的GPS 信号捕获  35-36
    3.4.2 高动态环境下的GPS 信号跟踪  36-38
  3.5 本章小结  38-40
第四章 基于 Matlab 的 GPS 信号仿真及实现  40-49
  4.1 GPS 信号仿真方法研究  40-43
    4.1.1 m 序列生成原理及特性  41-42
    4.1.2 Gold 码生成原理及特性  42
    4.1.3 C/A 码生成原理  42-43
  4.2 GPS 信号生成算法的实现及结果分析  43-47
    4.2.1 C/A 码的仿真实现  43-44
    4.2.2 单颗卫星信号的仿真  44-45
    4.2.3 多颗卫星信号的仿真  45-46
    4.2.4 高动态GPS 信号的仿真  46-47
  4.3 本章小结  47-49
第五章 GPS 信号捕获与跟踪的设计实现  49-57
  5.1 信号的捕获仿真  49-53
    5.1.1 提高捕获精度  49-50
    5.1.2 算法实现及仿真实验结果  50-53
  5.2 码相位跟踪仿真  53-54
  5.3 载波跟踪仿真  54-56
  5.4 本章小结  56-57
第六章 总结  57-59
  6.1 工作总结  57
  6.2 后续工作展望  57-59
谢辞  59-60
参考文献  60-62
个人简历  62

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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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