本文關(guān)鍵詞：IMU輔助GPS接收機載波環(huán)路跟蹤算法研究　出處：《重慶大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：在國防軍工和航空航天等領(lǐng)域,目前的衛(wèi)星接收機技術(shù)在面對高動態(tài)飛行器和低信噪比環(huán)境時,不能滿足工程應用的需求并出現(xiàn)了瓶頸。為此,研究和開發(fā)超緊組合導航技術(shù)成為了突破這一瓶頸的有效途徑之一。在超緊組合技術(shù)研究中,運用慣導信息對載波環(huán)路進行輔助的算法是其重要的組成部分,針對GPS接收機在低信噪比和高動態(tài)應用場合的需求,論文開展了運用IMU加速度、速度信息來輔助載波環(huán)路跟蹤的研究。主要的研究工作包含以下幾個方面:1.分析了在高動態(tài)下IMU速度輔助GPS接收機跟蹤過程中,由于IMU輸出速度信息的離散化導致接入環(huán)路NCO的控制量變化較大,而使環(huán)路跟蹤不穩(wěn)定甚至失鎖的問題,并通過Matlab模擬了環(huán)路跟蹤特定信號時的失鎖過程;提出了一種基于自適應調(diào)節(jié)的引入IMU加速度與速度信息相結(jié)合的輔助方法,仿真結(jié)果表明該方法較傳統(tǒng)的速度輔助方案能有效減小GPS接收機環(huán)路跟蹤的動態(tài)應力誤差,降低高動態(tài)下環(huán)路失鎖的機率;在此基礎(chǔ)上,對載波跟蹤環(huán)的環(huán)路參數(shù)進行了重新設(shè)計,將環(huán)路的帶寬從原來的20Hz降為5Hz,并對設(shè)計環(huán)路的動態(tài)性能進行了仿真分析,結(jié)果表明其仍然具有良好的動態(tài)特性。2.搭建了系統(tǒng)半實物仿真平臺。設(shè)計了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu),設(shè)計了基于DSP/FPGA構(gòu)架下的GPS接收機和IMU的集成方案;構(gòu)建了IMU單元并設(shè)計了相應的數(shù)據(jù)采集電路,分析了采用的GPS接收機單元的性能及其射頻模塊原理,為兩個子系統(tǒng)的融合集成打下了基礎(chǔ);運用Quartus II軟件完成了FPGA對IMU的數(shù)據(jù)獲取模塊、FPGA與DSP之間IMU通道段的總線通訊模塊、串口收發(fā)模塊,運用CCS軟件設(shè)計了DSP程序,在實驗室已有軟件包基礎(chǔ)上,完成了子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合與IMU加速度、速度輔助FLL+PLL載波環(huán)的跟蹤算法。3.對系統(tǒng)進行了高動態(tài)半實物仿真實驗和低信噪比實驗。高動態(tài)半實物仿真實驗模擬了接收機在58.3g線加速度、3.813m s加加速度的高動態(tài)下IMU輔助載波跟蹤環(huán)的跟蹤性能,數(shù)據(jù)表明接收機能良好地跟蹤衛(wèi)星信號而不會發(fā)生失鎖;對IMU輔助5Hz帶寬的環(huán)路進行低信噪比測試,其對弱衛(wèi)星信號實現(xiàn)跟蹤和重捕的信噪比極限為28.3d B左右,比沒有輔助的20Hz環(huán)路帶寬(信噪比極限為36.5d B左右)的噪聲性能提升了約8d B。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P228.4

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本文編號：1352779