本文關(guān)鍵詞：高動態(tài)GNSS信號快速捕獲算法研究

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【摘要】：近年來，隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)的迅速發(fā)展以及各個領(lǐng)域?qū)Χㄎ�，�?dǎo)航服務(wù)需求量的飛速上升，用戶端對導(dǎo)航定位的精度等性能提出了越來越高的需求。而高動態(tài)下的實時捕獲是保證接收機高精度的一個至關(guān)重要的問題。接收機對導(dǎo)航信號的捕獲過程實質(zhì)上就是對偽碼相位和載波多普勒頻移的二維搜索過程。高動態(tài)環(huán)境下接收信號的載波多普勒頻移非常大，不利于信號的快速捕獲。本文研究的基于PMF-FFT的捕獲算法著眼于解決高動態(tài)大多普勒頻移下的快速捕獲問題。 本文首先對GNSS系統(tǒng)進行了簡要的分析介紹。分析可GPS的C/A碼的產(chǎn)生以及相關(guān)特性，并分析了高動態(tài)環(huán)境下GNSS信號的特點。 其次深入研究了GNSS系統(tǒng)中信號捕獲的基本原理。并對時域滑動相關(guān)捕獲算法和基于FFT捕獲算法這兩種傳統(tǒng)方法進行了分析和比較，之后重點研究了匹配濾波捕獲算法，對其捕獲原理進行了詳細的推導(dǎo)，，分析了匹配濾波算法的捕獲性能，指出其在多普勒頻移較大時的缺陷。針對在多普勒頻移較大時的衰減問題，基于匹配濾波算法而引入的PMF-FFT算法是通過FFT方法來補償匹配濾波器的衰減，但同時PMF-FFT算法由于引入FFT運算也引入了扇貝損失。本文給出了PMF-FFT算法的數(shù)學模型，分析了捕獲基本原理，從數(shù)學上推導(dǎo)并分析了其幅頻響應(yīng)的特點。 針對了PMF-FFT捕獲系統(tǒng)設(shè)計中部分匹配濾波器長度的選擇問題，本文研究了部分匹配濾波器長度的改變對多個性能指標產(chǎn)生的影響，給出了部分匹配濾波器長度的選取準則。本文針對PMF-FFT算法中的扇貝及相關(guān)損失采取了兩種補償方式：補零和加窗來進行改進。并對各種升余弦窗進行了研究比較并提出了改進的窗函數(shù)方法。后對改進的算法進行了性能分析，論證了其較原算法具有更優(yōu)秀的檢測概率與更短的捕獲時間，證實了改進后算法的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：快速捕獲 多普勒頻移 PMF-FFT 扇貝損失
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.1.1 GNSS 系統(tǒng)的形成9-10
• 1.1.2 GNSS 系統(tǒng)的信號體制10-11
• 1.1.3 GNSS 信號的捕獲11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 GNSS 系統(tǒng)及信號特性14-26
• 2.1 GNSS 系統(tǒng)的組成14-16
• 2.1.1 空間段14-15
• 2.1.2 控制段15
• 2.1.3 用戶段15-16
• 2.2 GNSS 信號特性16-21
• 2.2.1 美國 GPS 系統(tǒng)16-20
• 2.2.2 歐洲 Galileo 系統(tǒng)20
• 2.2.3 俄羅斯 GLONASS 系統(tǒng)20-21
• 2.2.4 中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)21
• 2.3 GNSS 系統(tǒng)的定位原理21-22
• 2.4 GNSS 接收機的基本結(jié)構(gòu)22-23
• 2.5 高動態(tài)下 GNSS 信號的特點23-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 GNSS 系統(tǒng)信號的同步捕獲算法研究26-43
• 3.1 GNSS 信號捕獲原理26-27
• 3.1.1 二維搜索26
• 3.1.2 頻率搜索步長26-27
• 3.1.3 碼相位搜索步長27
• 3.2 GNSS 的傳統(tǒng)捕獲算法27-31
• 3.2.1 時域滑動相關(guān)捕獲算法27-29
• 3.2.2 基于快速傅立葉變換的捕獲算法29-31
• 3.3 基于匹配濾波器的捕獲算法31-38
• 3.3.1 匹配濾波器原理31-35
• 3.3.2 匹配濾波器算法的捕獲性能35-38
• 3.4 基于 PMFFFT 的捕獲算法38-42
• 3.4.1 PMFFFT 算法的結(jié)構(gòu)及原理38-40
• 3.4.2 PMFFFT 算法的數(shù)學分析40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 PMFFFT 的捕獲算法特性研究及優(yōu)化43-63
• 4.1 PMFFFT 算法中部分匹配濾波器長度設(shè)計準則43-50
• 4.1.1 多普勒頻率估計范圍43-44
• 4.1.2 相關(guān)損失44
• 4.1.3 扇貝損失44-46
• 4.1.4 虛警概率46-47
• 4.1.5 檢測概率47-48
• 4.1.6 平均捕獲時間48-49
• 4.1.7. PMFFFT 算法濾波器的長度選取因素總結(jié)49-50
• 4.2 PMFFFT 算法優(yōu)化50-60
• 4.2.1 扇貝損失的改善50-54
• 4.2.2 相關(guān)損失的改善54-59
• 4.2.3 改進后 PMFFFT 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖59-60
• 4.3 改進后的捕獲性能分析60-62
• 4.3.1 檢測概率60-61
• 4.3.2 捕獲時間61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-69
• 致謝69

【參考文獻】

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本文編號：567069