GPS軟件接收機(jī)中微弱信號(hào)捕獲算法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的GPS接收機(jī)由于無(wú)法準(zhǔn)確捕獲到強(qiáng)衰減環(huán)境下的信號(hào)而逐漸被淘汰，兼具靈活性、通用性和經(jīng)濟(jì)性于一體的導(dǎo)航定位軟件接收機(jī)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。GPS弱信號(hào)捕獲技術(shù)及其性能是接收機(jī)基帶信號(hào)處理的核心問(wèn)題，捕獲算法的設(shè)計(jì)直接影響到接收機(jī)靈敏度等性能指標(biāo)，目前的算法普遍復(fù)雜度較大而影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。因而在保證系統(tǒng)性能要求的前提下研究高效率的高靈敏度 GPS軟件接收機(jī)及相應(yīng)算法具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文的研究工作主要包含以下

2、幾個(gè)方面。研究了 GPS軟件接收機(jī)的工作原理，分析信號(hào)的構(gòu)成和特性，為后續(xù)算法研究提供必要的理論依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了MATLAB仿真平臺(tái)用于驗(yàn)證和分析。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際需求進(jìn)行初步分析和規(guī)劃，所設(shè)計(jì)算法需要著重考慮靈敏度等性能指標(biāo)和資源消耗之間的平衡性。
　　本課題重點(diǎn)研究 GPS微弱信號(hào)捕獲技術(shù)，時(shí)域串行搜索效率過(guò)低，無(wú)法適用于需要長(zhǎng)時(shí)間信號(hào)累積的微弱信號(hào)處理，頻域FFT/IFFT循環(huán)相關(guān)可以充分發(fā)揮軟件接收機(jī)的優(yōu)勢(shì)。相干積分會(huì)

3、受積分時(shí)長(zhǎng)和多普勒頻移影響，非相干積分由于平方損耗而對(duì)增益提升作用有限，差分相干積分理增益提升不如相干積分，因而本文所設(shè)計(jì)的算法采用相干和非相干累積結(jié)合的方法獲得較高增益。半比特法由于舍棄一半信號(hào)而造成資源的浪費(fèi)，全比特法移位方式搜索數(shù)據(jù)位邊沿效率較低，結(jié)合其優(yōu)點(diǎn)引入雙塊零拓展算法，該算法通過(guò)一個(gè)本地碼副本完成并行頻率相關(guān)，減少循環(huán)次數(shù)和復(fù)用FFT模塊，從而簡(jiǎn)化軟件接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)。在微弱GPS信號(hào)捕獲算法的理論研究基礎(chǔ)上，結(jié)合影響檢測(cè)性能

4、的因素給出參數(shù)設(shè)計(jì)，在不同條件下對(duì)雙塊零拓展法進(jìn)行測(cè)試并提出算法中仍存在的問(wèn)題。
　　綜合考慮減少計(jì)算量、節(jié)省存儲(chǔ)空間和提高檢測(cè)靈敏度三個(gè)方面對(duì)改進(jìn)算法FMDBZP進(jìn)一步優(yōu)化。簡(jiǎn)化導(dǎo)航數(shù)據(jù)位組合的處理方式，對(duì)碼相位的漂移進(jìn)行了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，將 ZFFT應(yīng)用在補(bǔ)零FFT中，單次操作中減少了37％乘法運(yùn)算和47%加法運(yùn)算，并對(duì)于非相干積分矩陣結(jié)果選取采用各個(gè)對(duì)應(yīng)單元選取最大值減少隨機(jī)性，提高捕獲算法整體的效率和精度。通過(guò)大量蒙特卡羅試驗(yàn)統(tǒng)