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《东华大学》 2007年
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高动态GPS接收机扩频接收算法研究及总体实现方案

董渊文  
【摘要】: 导航GPS接收机扩频接收算法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。因此,GPS接收机中的码捕获、码跟踪、载波跟踪技术是高动态GPS接收机研究的重点,也是研究的热点,高动态GPS接收机与普通GPS接收机的区别也在于此。由于此技术对于各种扩频接收机都有借鉴意义,所以有重要的研究价值。 课题针对GPS信号在高动态环境中的特点,研究了应用于高动态GPS接收机的扩频接收算法,包括GPS信号的码捕获、码跟踪、载波跟踪、Costas环解调等环节的关键技术,提出了一套实现高动态下GPS信号接收的算法方案。在码捕获方面,对适应于高动态环境下的多种码捕获算法进行了探究和比较,提出了试用于GPS码捕获中的序列估计算法,对FFT算法在高动态GPS码捕获中的性能进行了深入的研究,对多种方法的各自优劣进行了探讨,并建立仿真模型进行了验证,最后选用FFT捕获法作为理想的GPS码捕获算法;在码跟踪方面,针对高动态的环境,选用能分离载波的超前滞后码跟踪环做为GPS信号码跟踪环路并分析了其工作机理及在GPS接收中的具体应用,学习使用了Matlab建立了比较复杂的系统模型,模拟GPS信号环境,进行了深入的码环性能研究,得到载噪比、环路带宽参数设置和码片跟踪误差的关系;在载波跟踪方面,采用CPAFC算法实现GPS信号载波跟踪环节,建立了Matlab仿真模型,模拟高动态的载波环境,得到了不同的环路带宽下,载噪比与频率跟踪误差的关系,以上对实际的GPS接收机参数设置有参考价值;使用Matlab和Xilinx辅助工具建立了Costas环路仿真模型,进行了功能验证。最后经过综合的调研,提出了一套与扩频算法相适应的硬件设计方案,并根据现有的实际条件,进行了相关实验。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN851

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