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自适应调零GPS软件接收机研究及仿真实现

邹青  
【摘要】: 自从市场上第一个商用GPS接收机问世以来已经二十多年了。从那时起,GPS接收机的发展已经走过了很长的路。全球定位系统(GPS)是随着现代科学技术的发展,将航天技术、计算机技术、卫星导航与测地技术、卫星通信技术相结合而发展和建立起来的新一代精密卫星定位技术。 本文的所有工作全部基于MATLAB完成。根据GPS信号的结构和调制特点,加上环境噪声,模拟出GPS中频数字信号。基于此中频数据,对GPS信号进行自适应处理、捕获、跟踪和提取导航电文等技术进行研究。 自适应处理阶段,首先比较了MUSIC算法和功率倒置(PI)算法在GPS信号处理中的优劣。假设干扰信号和有用信号从不同方向入射到阵列天线上,这里选取PI算法加权对干扰信号产生零陷。此算法的特点是干扰愈强,零陷越深,因此对弱干扰抑制较小,对此将PI算法做了改进,使得弱干扰下也有较深的零陷。 捕获阶段,基于C/A码的自相关和互相关特性,分析了捕获所需的各种条件,比较了几种算法的优劣,选取并行码相位搜索算法进行捕获。为了让跟踪环路快速入锁,这里还采用了FFT谱分析法对频率进行精捕。 跟踪阶段,分析了同相码跟踪环的特点,然后根据其不足之处,选择同相正交码环来对码相位进行跟踪。在噪声环境下,分析了载波频差对码跟踪环输出的影响。再将两环耦合对GPS信号闭环跟踪,分析了不同信号强度下的跟踪结果。 在得到即时码支路的输出后,将数据进行位同步,得到导航电文,检验结果与原始数据的相同。证明了此软件GPS接收机算法是正确的。


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