GPS信号捕获的抗干扰和多普勒预估方法

论文摘要

本文对保障和提高GPS接收机捕获性能的两种方法进行了研究。GPS信号功率微弱,信号的捕获需要长相关运算。为了控制信号处理部分的硬件规模和功耗,接收机信号处理的输入信号通常都采用低bit量化。GPS信号同时也容易受到各种有意或无意的干扰,其中最常见的是窄带连续波(CW)干扰。传统固定分层电平的量化器在CW干扰下量化增益迅速降低,使后继处理得不到期望得相关峰值。根据自适应非线性A/D变换器得相关理论成果,本文提出一种在数字中频输出级进行自适应二次量化的方法。通过理论分析和仿真证实了该方法对CW干扰抑制能力的有效性。GPS信号的多普勒主要由卫星位置、运动速度、接收机位置、接收机运动速度确定。接收机位置可以估计;运动速度在必要时可以由外部设备进行补偿。本文提出根据旧星历数据推测长时间后卫星位置和运动速度的方法,结合接收机位置和速度的估计量估算特定卫星信号的多普勒频偏,达到缩小码捕获多普勒搜索范围,缩短冷开机捕获时间的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 GPS 接收机信号处理的特点
• 1.3 论文所做的工作及章节编排
• 第二章 GPS 接收机概述
• 2.1 GPS 卫星信号特征
• 2.1.1 GPS 信号的构成
• 2.1.2 GPS 信号的功率
• 2.2 GPS 接收机结构
• 2.2.1 信号捕获
• 2.2.2 改善捕获性能的途径
• 第三章 从模拟中频到基带信号
• 3.1 正交BPSK 解调结构
• 3.2 量化和量化增益
• 3.3 典型GPS 信号以及干扰
• 3.4 连续波干扰
• 3.5 基带数字信号与高斯白噪声混合的信号
• 3.5.1 实现最大量化增益的方法和适用条件
• 3.5.2 通过求输入信号分段均值进行反馈调整直流偏置
• 3.5.3 通过统计 1.5bit 输出结果进行反馈调整方差
• 3.5.4 直接计算输入信号方差进行独立调整
• 3.6 基带信号有非相干窄带干扰（CW）的信号
• 3.6.1 实现最大量化增益的限制和方法
• 3.6.2 噪干比的测量
• 第四章 基带处理增益的计算和仿真
• 4.1 理想条件下解扩过程的分析
• 4.2 仿真获得统计数据的有效性分析
• 4.3 无CW 干扰的信号的解扩
• 4.4 有相干CW 干扰信号的解扩
• 4.5 有非相干CW 干扰信号的解扩
• 第五章 GPS 卫星信号的多普勒特征
• 5.1 卫星轨道分类
• 5.2 GPS 卫星星座
• 5.3 GPS 卫星信号多普勒的范围及规律
• 5.4 多普勒的估计
• 5.4.1 相对位置和速度的坐标转换
• 5.4.2 用卫星轨道参数推算卫星方位和速度
• 5.4.3 用卫星星历预测轨道参数
• 5.5 仿真计算
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果