分享到:

高动态环境的GPS信号接收及其算法研究

0前言GPS系统以其全球性、全天候和实时定位等优点显示出强大的生命力和竞争力,在陆地、海洋、航空和航天等领域有着广泛的应用,获得了极大的经济效益和社会效益。GPS在高动态环境中的应用尤其是在军事领域中的应用更为重要,如导弹制导、弹道测量、军用飞机导航等。因此,解决高动态用户的GPS定位问题具有非常重要的意义。高动态通常解释为具有较高速度及其导数的运动,载体的运动速度一般大于1 km/s。美国JPL实验室设计了两种高动态运动模型:一种是模拟圆周运动或转弯,径向加速度为50 g,载体的速度及其导数为正弦波形,并且速度具有无限多次导数;另一种是模拟线性加速度。除具有50 g的阶跃变化外,可假定加速度为一常数,它代表了不易跟踪的轨迹,是载体高动态运动的极端情形。普通的GPS接收机一般是通过伪码延时锁定环对伪码进行捕获和跟踪以达到解扩的目的,通过载波锁相环来进行载波的捕获和跟踪,以达到解调的目的。在高动态环境中,由于目标具有较大的速度、加...  (本文共5页) 阅读全文>>

中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)
中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)

高动态GPS信号跟踪算法研究

GPS是目前应用最广泛的一种卫星导航系统,在定位、导航领域发挥着重要的作用。在高动态环境下,载体高速、高加速度运动引起的多普勒效应给GPS信号的捕获、跟踪和定位带来了挑战,这一直是GPS接收机算法研究中关注的问题。本文主要针对高动态应用环境,研究跟踪环路的优化方法和低轨卫星这种特定的动态环境下载波跟踪的方法。本文首先介绍了GPS系统的原理及其应用,详细综述了GPS信号的捕获方法和GPS信号的跟踪环路——PLL、FLL和DLL的原理、性能,并且分析了高动态环境给GPS信号跟踪带来的各方面问题和困难。在此基础上,对以下几个方面进行了深入研究:(1)以降低GPS接收机测量中的热噪声误差和动态应力误差为目的,研究了跟踪环路优化的问题。分析了码跟踪环路在动态环境下的跟踪性能,提出一种同时调节环路阶数和带宽的环路优化策略。优化策略中涉及了视距动态实时检测算法,根据检测到的视距动态来调节环路阶数,以减少来自动态应力误差的影响;优化策略中还涉及...  (本文共111页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

高动态环境下GPS跟踪算法研究及实现

卫星导航定位在国防建设中占有重要地位,特别是处于高加速度运动的导航定位接收机的研制,对于发展弹道测试方法、新的制导与导航手段,有十分重要的意义。本文以GPS接收为例,研究高动态条件下的卫星导航定位技术。本文在深入研究GPS的系统组成、信号基本结构及其多普勒效应对信号接收的影响的基础上,对最大似然估计算法、扩展卡尔曼滤波算法、叉积自动频率控制环算法、数字锁相环算法和频率扩展卡尔曼滤波算法进行了分析和介绍,对叉积自动频率控制环算法和频率扩展卡尔曼滤波算法进行了MATLAB仿真,并对这两种算法进行了比较。论文的主要工作如下:1.深入研究了高动态条件下GPS接收信号的参数估计算法,并采用载波辅助技术及延迟锁定环技术对P码跟踪进行了MATLAB仿真设计。2.提出了由环路滤波辅助FEKF(频率扩展卡尔曼滤波)的跟踪方法,对环路滤波器的设计进行详细的介绍,对FEKF和FEKF改进方法进行了MATLAB仿真,将去除输入信号相位偏差的算法(FEK...  (本文共59页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

复杂环境下GPS信号参数估计与定位方法研究

本文对复杂环境下GPS信号参数估计与定位方法进行了研究,完成了GPS信号伪码延时估计、GPS信号接收的抗多径及抗干扰技术、GPS组合定位方法的有关理论分析与应用方法分析,提出了载波辅助的伪距时延估计算法、提出智能天线在消除GPS多径效应的应用和其抗干扰方法并研究GPS/DR组合定位的数据融合算法。论文的主要工作包括下述几个方面:在研究高动态环境中多普勒频率对伪码延时测量精度的影响的基础上,使用扩展卡尔曼滤波方法进行载波相位和频率的估计,并利用载波辅助技术由载波相位的变化来校正伪码延时环,降低多普勒频移对伪码延时环的直接影响,从而得到准确的伪码延时估计,提高了伪码延时环的动态性能。在详细分析多径信号特点的基础上,对多径信号引入的接收机的伪距测量误差和载波相位跟踪误差进行了深入分析,给出了减小多径误差的方法,提出了消除多径效应的接收机天线在GPS抗干扰方面的应用。同时,针对GPS信号传播环境的复杂性和由此引发的干扰的多样性,对GPS...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京理工大学
北京理工大学

高动态GPS接收机的捕获与跟踪算法研究

本课题以GPS接收机工作在高动态的环境下为背景,分析了GPS信号的特点。由于C/A码的捕获和跟踪以及载波跟踪技术是研究高动态GPS接收机的关键技术,本课题主要研究了高动态环境下,GPS接收机的捕获和跟踪的算法,并对相应的捕获和跟踪算法进行了仿真。在研究高动态环境应用可行性的基础上,分析了载体机动对伪码延时和载波频率所施加的不同影响。针对高动态信号的特点,提出高动态环境下的GPS信号的捕获方法,详细分析了滑动相关的捕获算法和基于FFT的快速捕获算法。对适应于高动态环境下的多种捕获方法进行了比较,并建立仿真模型进行验证。由于相关器具有12个通道,所以在基于GPS接收机的平台仿真时采用频率分段捕获的方法设计,这样大大的降低了信号捕获的时间。在码跟踪方面,针对高动态的环境,选用超前滞后码跟踪环(DDLL)做为GPS信号码跟踪环路,分析DDLL的工作原理,而且运用Matlab软件建立了系统模型,在载波跟踪方面,详细的分析了锁相环(PLL)...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

华东交通大学
华东交通大学

GPS接收机关键技术研究

GPS接收机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。本文的主要工作是利用matlab平台仿真GPS数字中频信号,并借助这些仿真信号完成对GPS信号的捕获和跟踪性能的研究,还研究了在高动态环境下如何实施捕获和跟踪。本文先阐述了GPS信号的生成原理,GPS软件接收机的系统构架,GPS信号捕获和跟踪的原理。利用FFT相关法进行时间和频率并行搜索,超前-滞后结构形式的延迟锁定环(DDL)进行伪码跟踪和科斯塔斯载波跟踪环进行载波跟踪的算法。针对高动态环境下的信号捕获与跟踪,在提高捕获性能的方面,提出了一种基于FFT的粗捕获与精捕获相结...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>