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《大连海事大学》 2010年
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GNSS接收机高性能跟踪与捕获环路算法研究

姜毅  
【摘要】:目前,国内很多高校和研究院所都致力于自主知识产权高性能GNSS接收机的研究工作,并取得了丰硕的研究成果,为我国实现GNSS接收机芯片市场的国产化做出了积极的努力。数字基带信号处理是GNSS接收机设计的核心,对接收机的性能具有至关重要的作用。本文主要对如何在数字基带信号处理部分提高GNSS接收机性能,减少接收机占用资源,提高接收机性价比方面开展研究,对GNSS接收机高性能跟踪和捕获环路算法进行深入的探讨,主要包括以下几个方面: 首先,针对多径信号环境下GNSS接收机的码延迟锁定环路的定位精度会受到严重影响的问题,分别在多径信号非衰落和衰落的条件下,研究各种码延迟锁定环路算法的抗多径性能,对环路的跟踪误差特性进行定量的分析与比较。并在此基础上,给出不同多径信号条件下的最优码延迟锁定环路算法。 其次,针对GPS接收机中载波跟踪环路鉴别器算法复杂度高的问题,提出一种基于四象限反正切函数的环路鉴别器算法。利用校正函数使鉴相器对导航电文数据翻转不敏感,使鉴频器克服频率调整模糊度;且鉴相器和鉴频器仅需一个共用的四象限反正切运算单元。通过理论分析和仿真实验,证实该鉴别器算法具有运算量小,复杂度低的特点,能够减少环路鉴别器所用的接收机资源。 然后,针对GPS接收机载波跟踪环路滤波器算法实现复杂的问题,提出一种基于矩形波数字积分器的锁频环辅助锁相环的环路滤波器算法。并在上述研究的基础上,给出一种低复杂度的GPS载波跟踪环路设计方案。通过理论分析与仿真实验证实,该载波跟踪环路可以减小实现复杂度,提高运算速度,并对GPS载波信号具有良好的动态跟踪性能。 最后,针对GPS接收机频域捕获算法运算量大的问题,提出一种改进的平均圆周相关捕获算法,并给出具体实现方法。该算法利用对中频信号的二次采样和复数信号频谱的不对称特性,达到减小频域捕获算法运算量的目的。实验结果表明,该捕获算法在不降低捕获精度的前提下,使GPS接收机具有快速的捕获能力,且更易于实现。 综上所述,本文提出的提高GNSS接收机跟踪和捕获环路性能的算法,在理论研究的基础上,利用模拟的和实际的GPS信号进行了实验,并取得了预期的效果,对于设计高性能和高性价比的接收机具有重要的理论价值和实际参考意义。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P228.4

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张晶泊;GNSS软件接收机高动态载波跟踪环路关键技术研究[D];大连海事大学;2012年
2 孙晓文;基于Rake结构的高性能GNSS接收机设计[D];大连海事大学;2012年
3 沈悦;基于导航通信多模应用的位置服务技术研究[D];中国科学技术大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张赢硕;北斗和GPS双星模式下提高定位精度方法的研究[D];沈阳航空航天大学;2012年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 武玲娟;崔莹莹;路卫军;于敦山;;高灵敏度GPS接收机载波跟踪环路的设计优化与实现[J];北京大学学报(自然科学版);2011年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 柴黎;姚秀芳;;IIR数字滤波器设计和MATLAB实现[A];北京高教学会实验室工作研究会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
7 王秀芳;张光华;陈雪松;;消除数字滤波器中Gibbs现象的研究[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
8 刘彬;张建国;熊建林;;天气现象监测仪中数字滤波器的设计与实现[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
9 白德风;吕长志;张喆;王羽;;一种非基2的FFT算法及其逻辑电路的实现[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
10 赵秋霞;张莉;刘雅举;郭艳霞;;基于TMS320VC5402的语音压缩[A];2007年河北省电子学会、河北省计算机学会、河北省自动化学会、河北省人工智能学会、河北省计算机辅助设计研究会、河北省软件行业协会联合学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 沈锋;中短波扩频导航接收机信号同步方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 宋洪涛;GPS接收机抗干扰技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 方荣新;高采样率GPS数据非差精密处理方法及其在地震学中的应用研究[D];武汉大学;2010年
5 冉一航;GNSS信号调制方式及频率兼容性研究[D];华中科技大学;2011年
6 胡锐;惯性辅助GPS深组合导航系统研究与实现[D];南京理工大学;2010年
7 吴文杰;基于信息融合的航空发动机故障诊断方法[D];电子科技大学;2011年
8 罗畅;非视距光通信信号处理研究与基带系统设计[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
9 苗剑峰;抗差自适应GPS软件接收机的关键技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 叶萍;MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D];上海交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高鹏;基于DSP的WiMAX自适应调制解调器的设计[D];山东科技大学;2010年
2 赵彦雷;FH/DS混合系统信号同步技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 叶增;卫星授时方法与星地同步数据处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陈万里;基于无线传感器网络的监测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 舒宇;GPS软件接收机基带处理算法研究与FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 支春阳;GPS航姿仪的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 杨富玉;GPS信号自适应抗干扰系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 孟佳霖;基于扩频技术的智能消防监控系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 肖平;基于DM642的“行人”语义提取及应用[D];湘潭大学;2010年
10 张林林;基于DSP实现的语音联合降噪方法的研究[D];河南理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江兴;;中国首套自主产权GPS芯片组诞生[J];半导体信息;2007年01期
2 章从福;;中科院CMOS GPS芯片研发成功[J];半导体信息;2008年01期
3 罗兴宇,张其善,常青;高动态GPS信号C/A码捕获方案及实现[J];北京航空航天大学学报;2002年03期
4 刘准,陈哲;GPS自主式完整性检测技术研究[J];北京航空航天大学学报;2003年08期
5 张强;张晓林;常啸鸣;;用于识别两颗故障卫星的RAIM算法[J];北京航空航天大学学报;2008年07期
6 孙礼,王银锋,何川,张其善;GPS信号捕获与跟踪策略确定及实现[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
7 王晓湘,柯有安;高动态多普勒频率的最大似然估计器[J];北京邮电大学学报;2000年01期
8 王晓湘;多普勒频率跟踪的四阶加权扩展卡尔曼滤波器[J];北京邮电大学学报;2001年01期
9 王金刚;;GPS数字中频信号仿真及捕获验证[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2010年02期
10 代燕,李洪祚,王孟芝;GPS接收信号捕获方法的研究[J];长春理工大学学报;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 陈金平;GPS完善性增强研究[D];解放军信息工程大学;2001年
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3 梁坤;高灵敏度GPS接收技术中几个关键问题的研究[D];中国科学院研究生院(国家天文台);2008年
4 王尔申;GPS接收机及其应用的关键技术研究[D];大连海事大学;2009年
5 左启耀;高动态GPS信号跟踪算法研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2008年
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7 向洋;高动态GPS载波跟踪技术研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金滇黔;基于GPS双端同步采样的输电线路故障定位的研究[D];广西大学;2004年
2 郑伟平;北斗接收机的部分算法与定位误差研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
3 耿计芳;高精度自动变模控制全数字锁相环的研究[D];天津大学;2006年
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7 孙晓文;基于FPGA的GPS信号捕获与跟踪系统设计研究[D];大连海事大学;2007年
8 于海亮;基于INS辅助的GPS接收机捕获和跟踪技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
9 葛飞;“北斗”导航接收机基带处理系统的研究[D];合肥工业大学;2008年
10 陈友坚;BD/GLONASS卫星接收机基带处理研究[D];西安电子科技大学;2008年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 颜琳;北斗/GPS双模CORS网研制与测试技术研究[D];上海交通大学;2013年
2 张玉;高动态下GPS矢量接收机跟踪算法与实现研究[D];浙江大学;2013年
3 陈相;三系统导航接收机基带信号处理技术研究[D];北方工业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱钰铧;基于FPGA的直接数字频率合成器的设计实现[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年03期
2 罗兴宇,张其善,常青;高动态GPS信号C/A码捕获方案及实现[J];北京航空航天大学学报;2002年03期
3 任俊涛,邵定蓉,李署坚;基于软技术的高动态扩频信号载波跟踪技术[J];北京航空航天大学学报;2002年06期
4 杨春宝;尤政;张勇;;航天GPS接收机信号搜索捕获策略[J];北京航空航天大学学报;2005年12期
5 孙礼,王银锋,何川,张其善;GPS信号捕获与跟踪策略确定及实现[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
6 朱亚峰;田增山;周永胜;;GALILEO/GPS中频接收的同步性能研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2008年01期
7 代燕,李洪祚,王孟芝;GPS接收信号捕获方法的研究[J];长春理工大学学报;2003年03期
8 钟萍,丁晓利,郑大伟;CVVF方法用于GPS多路径效应的研究[J];测绘学报;2005年02期
9 曲江华,袁洪,宁百齐;一种新的软件GPS静态接收机频域跟踪方法[J];测绘学报;2005年04期
10 杨灵;赵笙罡;胡修林;;DSSS滑动相关捕获算法改进及性能分析[J];电讯技术;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 黄磊;快速子空间估计方法研究及其在阵列信号处理中的应用[D];西安电子科技大学;2005年
2 刘海涛;高灵敏度GPS/Galileo双模导航接收机的研究与开发[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王孟芝;GPS软件接收机的研究[D];长春理工大学;2003年
2 尚建平;GPS抗干扰技术研究[D];武汉大学;2004年
3 唐小妹;高性能导航接收机中的载波恢复与载噪比估计研究[D];国防科学技术大学;2005年
4 余湋;GPS扩频码的同步技术研究[D];电子科技大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 P.J.G.Teunissen;一个新的GNSS模糊度估计类[J];武汉大学学报(信息科学版);2004年09期
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4 冯炜;邵佳妮;徐昕诰;樊月波;;GNSS连续运行参考站的检验及维护[J];地理空间信息;2010年03期
5 巴晓辉;刘海洋;郑睿;陈杰;;一种有效的GNSS接收机载噪比估计方法[J];武汉大学学报(信息科学版);2011年04期
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8 李健;吕志平;乔书波;;连续运行参考站网的演化与发展趋势[J];测绘科学;2008年S3期
9 李清辉;支志英;文伟帆;;新疆油田连续运行参考站网络建设与应用[J];测绘通报;2010年09期
10 曹云昌;陈永奇;李炳华;方宗义;;导航卫星信号湿延迟参数化模型和数值模式的比较[J];全球定位系统;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张志新;蔚保国;邢兆栋;;GNSS信号自适应多径抑制算法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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3 Zeynep Elmas;Chris Hill;Marcio Aquino;Terry Moore;;Innovative Atmosphere Effect Mitigation Using New GNSS Signals[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
4 韩涛;卢晓春;王雪;绕永南;;基于微分动力系统的GNSS互操作评价模型[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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6 邓志鑫;赵彦雷;司东晓;;GNSS终端抗干扰技术综述[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
7 杨峻;黄波;张达文;戴忠东;;GNSS接收机实现中对硬件位长的选择[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
8 宋欣;毕琰;王炜;;GNSS接收机中一种新的基于相位角的多普勒频偏去除方法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 桑怀胜;;一种全局最优的空时抗干扰GNSS接收机设计[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
10 ;Performance Analysis of Carrier Loop on the Deep Coupling of Low Cost INS/GNSS[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S09组合导航与导航新方法[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陶渝;重庆建成国土资源GNSS网络信息系统[N];中国测绘报;2011年
2 通讯员 张峰;宝鸡市局加强GNSS参考站网建设[N];中国气象报;2010年
3 记者 裴蕾;测绘气象共建GNSS基准站[N];四川日报;2010年
4 记者 张敏霞 通讯员 王存林;陆态网沱沱河GNSS基准站建成并试运行[N];格尔木日报;2011年
5 记者 万勇治;青海海东地区GNSS连续运行参考站建成试运行[N];中国测绘报;2011年
6 通讯员 彭祥荣;“陆态网”民勤GNSS基准站投入试运行[N];中国气象报;2010年
7 驻站记者 李云飞 通讯员 田鹏程;中国大陆构造环境监测网络阿鲁科尔沁GNSS基准站投入试运行[N];赤峰日报;2010年
8 王岩;包头用GNSS管理市政布局[N];中国建设报;2010年
9 记者 谢必如 特约记者 白文起 通讯员 陶渝;重庆建成国土资源GNSS网络系统[N];中国国土资源报;2011年
10 中国电波传播研究所青岛分所 曹冲;车载卫星导航离我们很近[N];计算机世界;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜毅;GNSS接收机高性能跟踪与捕获环路算法研究[D];大连海事大学;2010年
2 韩帅;GNSS系统弱信号捕获方法研究与应用[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 刘卫;GNSS兼容与互操作总体技术研究[D];上海交通大学;2011年
4 叶萍;MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D];上海交通大学;2011年
5 吴学睿;GNSS-R陆面遥感散射特性研究[D];大连海事大学;2012年
6 朱庆林;基于单站地基GNSS的电波折射参数估计[D];西安电子科技大学;2010年
7 王立端;星载GNSS/INS超紧组合技术研究[D];上海交通大学;2010年
8 张欣;GNSS实时矢量跟踪技术研究[D];上海交通大学;2013年
9 徐洪亮;GNSS性能增强技术研究[D];上海交通大学;2013年
10 邹璇;GNSS单频接收机精密点定位统一性方法的研究[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈强;GNSS接收机基带信号处理模块的设计和实现[D];清华大学;2011年
2 熊能;GNSS高精度实时定位的研究与实现[D];北京邮电大学;2013年
3 腾小霁;GNSS-R海洋反射接收机信号跟踪模块设计[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2010年
4 李云飞;高灵敏度GNSS跟踪关键技术研究[D];浙江大学;2011年
5 张振周;GNSS软件无线电接收机开发平台研制[D];华东交通大学;2012年
6 李慧;GNSS中频信号仿真及弱信号接收算法研究[D];南京理工大学;2013年
7 刘维嘉;基于GNSS的农用车辆自主运行研究[D];西北农林科技大学;2012年
8 王婷;多模GNSS接收机跟踪环路研究与实现[D];北京邮电大学;2012年
9 彭卫;高灵敏度GNSS接收机[D];电子科技大学;2012年
10 王建平;GNSS接收机跟踪环路的设计与实现[D];北京邮电大学;2010年
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