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高动态环境下GPS C/A码信号的捕获与跟踪算法研究

论文摘要

本文在深入研究GPS的系统组成、工作原理以及信号格式的基础上,对高动态条件下C/A码GPS接收机设计中遇到的几个关键问题进行了理论分析,并对实现方法进行了研究。主要工作如下:1、对多种GPS信号捕获算法进行了深入研究与分析,针对高动态条件对信号捕获的要求,提出了一种基于PMF算法的C/A码快速捕获方案,并对其性能进行了仿真验证;2、介绍了适应高动态环境特点的几种信号参数估计算法,并选择AFC算法实现跟踪环路。对存在载波辅助的DLL码跟踪环路算法进行了理论研究与性能仿真;提出了一种由叉积自动频率跟踪环(CPAFC)、交叠离散傅立叶变换自动频率控制环(ODAFC)以及科斯塔斯锁相环(Costas)相结合的高动态载波跟踪方案,并利用MATLAB对其性能进行了仿真;3、在完成理论分析的基础上,初步完成了GPS接收机信号跟踪模块核心单元的FPGA设计与功能仿真。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 GPS 系统的发展历程
  • 1.2 卫星导航技术的研究现状
  • 1.3 高动态GPS 接收机
  • 1.4 研究工作的主要内容
  • 第二章 GPS 卫星定位系统原理概述
  • 2.1 GPS 系统的组成
  • 2.1.1 空间卫星星座
  • 2.1.2 地面监控系统
  • 2.1.3 用户设备
  • 2.2 GPS 信号格式
  • 2.2.1 GPS 信号的基本构成
  • 2.2.2 GPS 导航电文
  • 2.2.3 GPS 卫星的测距码
  • 2.3 GPS 系统的定位原理
  • 2.3.1 测距交会定位原理
  • 2.3.2 伪距测量原理
  • 2.4 高动态对GPS 信号接收的影响
  • 2.5 GPS 接收机
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 C/A 码 GPS 信号的捕获
  • 3.1 GPS 卫星信号的初始搜索
  • 3.2 GPS 信号捕获算法
  • 3.2.1 基本GPS 信号捕获算法
  • 3.2.2 适用于高动态GPS 信号的捕获算法
  • 3.3 基于PMF 算法的高动态GPS 信号的捕获方案
  • 3.3.1 延时叠加PMF 捕获方案
  • 3.3.2 相干累加PMF 捕获方案
  • 3.3.3 高动态C/A 码GPS 信号捕获方案
  • 3.4 本章小节
  • 第四章 GPS 卫星信号的跟踪
  • 4.1 高动态信号参数估计算法简述
  • 4.2 锁相环原理概述
  • 4.3 码跟踪环
  • 4.3.1 码跟踪环原理
  • 4.3.2 仿真分析
  • 4.3.3 码跟踪环的随机误差
  • 4.4 载波跟踪环路
  • 4.4.1 交叉积自动频率控制环（CPAFC）
  • 4.4.2 交叠离散傅立叶变换自动频率控制环（ODAFC）
  • 4.4.3 数字锁相环（DPLL）
  • 4.5 高动态GPS 信号跟踪方案
  • 4.5.1 一般GPS 接收机跟踪方案
  • 4.5.2 改进的高动态载波跟踪方案
  • 4.5.3 高动态载波跟踪方案及其整体仿真
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 高动态 C/A 码接收机跟踪模块的 FPGA 设计
  • 5.1 FPGA 设计方法介绍
  • 5.1.1 FPGA 简介
  • 5.1.2 FPGA 设计流程
  • 5.2 高动态C/A 码GPS 接收机跟踪模块的FPGA 设计
  • 5.2.1 C/A 码产生模块
  • 5.2.2 码环鉴别器
  • 5.2.3 Costas 环鉴相器模块
  • 5.2.4 CPAFC 鉴频模块
  • 5.2.5 4 点ODAFC 鉴频模块
  • 5.3 本章小结
  • 结束语
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者在读期间的研究成果

    • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/72f9073c3a3d74672d676a14.html