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可配置多模式卫星定位信号处理技术研究

龚国辉  
【摘要】:卫星导航定位技术在军事领域和民用领域都得到了极其广泛性的应用,形成了无法估量的军事、经济和社会价值。在卫星导航定位系统趋向多元化的今天,研究多系统兼容、高灵敏度、高精度的卫星定位信号处理技术有着重要的意义。 本文分析了卫星定位信号处理技术的研究现状,在深入研究已有的数字卫星定位信号处理和软件卫星定位信号处理关键技术基础上,面向卫星定位信号处理技术的未来发展方向,重点探讨了可根据不同系统的卫星定位信号特征对数字逻辑或软件算法进行灵活设置的可配置卫星定位信号处理技术,以及将已有的数字自主式、软件辅助式和自辅助式等多种卫星定位信号处理模式进行综合集成的多模式卫星定位信号处理技术。本文取得的主要研究成果如下: (1) 提出了多系统兼容的可配置数字卫星定位信号处理技术。针对现有数字卫星定位信号处理技术在灵活性和兼容性上的缺陷,设计了多系统兼容的可配置数字卫星定位信号处理通道,这种卫星定位信号处理通道由可配置的数字载波产生器(载波NCO)、可配置的扩频码数字频率产生器(扩频码NCO)、可配置的扩频码产生器等组成,可根据卫星定位信号的特征灵活配置载波频率、扩频码速率和扩频码序列等各项卫星定位信号参数,具备对多系统的卫星定位信号进行捕获、跟踪、电文解调和伪距测量的能力,是研究和开发多系统兼容的数字卫星定位接收机的基础。 (2) 提出了卫星定位信号扩频码相位高精度测量的系列快速算法:a.FFT与循环卷积相结合的卫星定位信号扩频码相位测量算法;b.提高扩频码相位测量精度的三点二次插值法。其中,算法a在扩频码相位测量分辨率分别为扩频码宽度的1/4、1/8、1/16、1/32时,计算量仅约为现有算法的51%、29%、18%、13%;算法b可在计算量相当的情况下,将扩频码相位测量误差降低到现有算法的32~48%,进一步提高了测量精度。因此该系列算法的性能要优于现有算法,可有效提高卫星定位信号扩频码相位的测量速度和精度。该系列算法主要用于软件辅助式卫星定位信号处理,适用于普通性能的FFT芯片、DSP和嵌入式微处理器,具有较强的适用性。 (3) 提出了基于粗略时标的软件辅助式定位解算算法。分析发现已有的软件辅助式定位解算算法都需要通过无线通信链路从定位参考基站获取毫秒级精度的参考时标,要求高速、实时的无线通信链路支撑,增加了定位参考基站的系统复杂性,因而增加了系统成本,并限制了软件辅助式定位技术的应用范围。针对这个问题,本文提出了基于粗略时标的软件辅助式定位解算算法,在不损失定位精度和灵敏度的情况下,可根据十秒级精度的参考时标确定接收机的精确位置,并同步计算出精确的本机时钟误差并加以校正,使得接收机在随后的数小时内可不需向定位参考基站申请辅助信息而自主定


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