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GPS信号快速捕获方案研究

1引言在对卫星导航定位的实时性有要求的情况下,GPS接收系统设计的重点在于卫星信号的快捕及稳态跟踪。本文对GPS接收机伪码捕获环路的工作特性进行了分析,提出了一种基于FFT的C/A码快捕方案,对其性能做了分析,最后给出了仿真结果。2 GPS信号特性GPS卫星播发的信号包含以‘一卜3种成分:数据码、测距码(C/A、P码或Y码。本文重点分析C/A)和载波信号(Ll,LZ)。数据码包含全部的导航信息;而测距码则是一种伪随机码,具有良好的自相关特性。在GPS系统中,50Hz的数据码经扩频调制在码率为1.023M八的码上,以提高信号的抗扰性及保密能力。然后,扩频信号采用BPSK调制到载频为1575.42MHz的Ll载波上。尽管接收到的GPS信号是被完全淹没在白噪声‘卜的,但由于PN码具有良好的自相关特性,故完全可以以此捕获到信号。图1为GPS信号的频谱,其中图上半部分是淹没在白噪声下的信号频谱,符合GPS信号负信噪比弱信号特点。June ...  (本文共5页) 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

GPS高动态接收机研究和实现

随着以GPS为代表的导航设备应用越来越广泛,在一些领域中导航设备的应用环境更为复杂恶劣。如高动态、高速、高噪声等。这些对GPS接收机的设计提出了更高的要求。本文重点分析了高动态场景下GPS接收机的捕获和跟踪策略,并进行了软件仿真和硬件实现。GPS高动态接收机捕获部分,讲述了串行捕获、基于FFT的频率并行捕获和码并行捕获,分析了这三种捕获方式的优缺点,说明了这些捕获方式在高动态场景下的局限性。在此基础上,提出了采用匹配滤波器(PMF)和快速傅里叶变换(FFT)相结合的快速捕获方案。论证了捕获方案的频率搜索范围可达30KHz,捕获时间缩短至毫秒级别。高动态接收机跟踪方面,论文首先分析比较了PLL与FLL环路的动态性能和噪声性能,在常规组合环路方案基础上提出了基于四相鉴频牵引的二阶CPAFC辅助三阶PLL高动态跟踪方案,并详细分析了组合跟踪环路切换判决条件设定与最优化选取值。然后对四相鉴频算法进行改进,改善其牵引性能。通过JPL高动态...  (本文共91页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京邮电大学
北京邮电大学

兼容GPS的BD2基带信号处理算法研究

卫星导航技术在测绘、通信、军事、航天、电力、遥感等领域得到了广泛的应用,并对卫星导航技术也提出了更高的要求。在军事和航天相关应用领域,载体运动的高动态特性使接收到的卫星信号具有很大的多普勒频移;在室内、丛林、隧道等环境中,弱信号使接收机的需要具有较大的处理增益,这些都对信号的捕获跟踪提出新的挑战。另外,伴随中国北斗二代(BD2)系统的快速建成,如何利用基于BD2多模式的接收机也成为当前研究热点,同时基带信号处理算法是影响导航接收机的性能重要因素。本论文针对BD2和GPS基带信号处理算法,重点是信号捕获及跟踪算法进行研究,围绕高性能接收机需求,提出兼容GPS的BD2高性能接收机的捕获和跟踪算法,开发了基于matlab的软件接收机半物理仿真验证平台,并在此基础上提出并设计BD2和GPS双模基带处理模块。论文的主要研究工作和贡献如下:1、深入分析提高接收机灵敏度和捕获速度的方法和BD2信号的特点,提出基于BD2兼容GPS的单边补零级联...  (本文共155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

BD-2卫星信号快速捕获技术研究

本文提出一种基于多普勒域并行搜索匹配滤波(PMF)+FFT捕获检测算法,该算法主要应用于对BD-2卫星信号的快速捕获,成功解决了BD-2高灵敏度接收机两项技术难点:1信号的快速捕获技术;2弱信号检测技术。本文开始阐述了GPS卫星信号的模型,以及捕获该信号中遇到的各种问题。后面详细阐述了该捕获算法性能的理论计算,并通道matlab仿真计算验证。第4、5章文中阐述了对于弱信号捕获与检测的机制,及使用FPGA完成工程实现,并详细介绍了在捕获算法中使用各种优化方法,最后给出了实际的测试结果本文通过理论计算和仿真分析证明该算法具备良好的工作性能,且在工程实现中具备较高的经济性和可行性。  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

《系统仿真学报》2007年10期
系统仿真学报

一种基于FFT的高动态GPS信号快速捕获方法

引言1GPS信号是经过了直接序列扩频调制及载波调制的扩频信号[1]。对于扩频系统,捕获就是指使本地参考码和接收码的相位差小于一个码元宽度,且收发码时钟频率基本一致,同时使载波相互对准,实现输入信号与本地信号的同步。在GPS系统中伪码相位与载波频率的粗同步过程即为伪码捕获[2]。有效的伪码捕获方法是高动态GPS接收机研究的核心,缩短捕获时间便意味着系统性能的提高。码捕获须在整个码相位及频域上以固定间隔进行码与载波的二维搜索.对于高动态GPS接收机,由于接收机载体的高动态性,造成多普勒频移范围很大,因此接收机完成GPS信号的捕获花费很长的运算时间[3]。常用的码捕获方法有:串并结合的搜索方式、分段相关实现快速捕获、基于FFT的快速捕获等。这些方法都可以在一定程度上缩短捕获时间,提高码捕获环路的性能。其中前面两种传统的捕获方法将捕获空间分为小的单元,单元的大小与捕获所得的频率解成正比,且影响捕获的误码率。采用这种方法的接收机称为时域捕...  (本文共5页) 阅读全文>>

中北大学
中北大学

基于FPGA的GPS接收机基带处理器的研究与设计

互联网、移动通信、星基导航是21世纪信息社会的三大支柱产业,而GPS系统的技术水平和发展历程代表着全世界卫星导航系统的发展状况。目前,我国已经成为GPS的使用大国,卫星导航产业链也已基本形成。然而,我们对GPS核心技术(即如何捕获卫星信号并保持对信号的跟踪)的研究还不够深入,我国GPS产品的核心部分多数还是靠进口。因此,对GPS核心技术的研究是非常紧迫的。本文首先介绍了GPS的定位原理,之后阐述了GPS接收机的基本原理-直接扩频通信和GPS信号的结构与特性。从这些方面出发研究接收机基带处理器的捕获与跟踪设计方案。设计过程中,先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,并利用matlab进行了验证。由于前者灵活性好且可捕获到高精度的码相位和载波频率,适合于本文的硬件接收机,所以本文确定了滑动相关的捕获方案。接着分析了跟踪环路的特点,跟踪模块采用码跟踪环和载波跟踪环耦合的方法实现。由于GPS系统通常工作在非常低的信噪比...  (本文共63页) 本文目录 | 阅读全文>>