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《哈尔滨工业大学》 2014年
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高动态GNSS信号快速捕获算法研究

黄云青  
【摘要】:近年来,随着全球卫星导航系统(GNSS)的迅速发展以及各个领域对定位,导航服务需求量的飞速上升,用户端对导航定位的精度等性能提出了越来越高的需求。而高动态下的实时捕获是保证接收机高精度的一个至关重要的问题。接收机对导航信号的捕获过程实质上就是对伪码相位和载波多普勒频移的二维搜索过程。高动态环境下接收信号的载波多普勒频移非常大,不利于信号的快速捕获。本文研究的基于PMF-FFT的捕获算法着眼于解决高动态大多普勒频移下的快速捕获问题。 本文首先对GNSS系统进行了简要的分析介绍。分析可GPS的C/A码的产生以及相关特性,并分析了高动态环境下GNSS信号的特点。 其次深入研究了GNSS系统中信号捕获的基本原理。并对时域滑动相关捕获算法和基于FFT捕获算法这两种传统方法进行了分析和比较,之后重点研究了匹配滤波捕获算法,对其捕获原理进行了详细的推导,分析了匹配滤波算法的捕获性能,指出其在多普勒频移较大时的缺陷。针对在多普勒频移较大时的衰减问题,基于匹配滤波算法而引入的PMF-FFT算法是通过FFT方法来补偿匹配滤波器的衰减,但同时PMF-FFT算法由于引入FFT运算也引入了扇贝损失。本文给出了PMF-FFT算法的数学模型,分析了捕获基本原理,从数学上推导并分析了其幅频响应的特点。 针对了PMF-FFT捕获系统设计中部分匹配滤波器长度的选择问题,本文研究了部分匹配滤波器长度的改变对多个性能指标产生的影响,给出了部分匹配滤波器长度的选取准则。本文针对PMF-FFT算法中的扇贝及相关损失采取了两种补偿方式:补零和加窗来进行改进。并对各种升余弦窗进行了研究比较并提出了改进的窗函数方法。后对改进的算法进行了性能分析,论证了其较原算法具有更优秀的检测概率与更短的捕获时间,证实了改进后算法的优越性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:P228.4

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【参考文献】
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