gps接收机高灵敏度跟踪算法的研究和实现论文

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1、隶劫大◆誓硕士学位论文万方数据GPS接收机高灵敏度跟踪算法的研究和实现万方数据THERESEARCHANDREALIZATIoFTRACKINHIGHSENSITIVITYRECEIVERAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLUPeiSupervisedbyProfessor洲GJunSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune．2014NPSoG万方数据东南大学学位论文独创性声明本人

2、声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特另J)JrJ以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同：【：作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：龟萋日期：丕互笙么主研究生签名：．7皇幻L日期：—丕壁垒尘J厶上东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、幽家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相

3、一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电于信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。一虢缱一铷虢鲁噍一万方数据摘要捅要经过二十多年的发展，全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)已经成为最为重要的卫星导航定位系统，在全球范围内广泛地应用于各个领域。随着导航服务的需求的增加，GPS接收机在微弱信号环境中的跟踪技术的研究和实现显得尤为重要。传统的GPS接收机只能够应用于信号功率高于一130dBm的环境，当信号变弱时，接收机的性能变差甚至于无法跟踪。因此，提

4、升GPS接收机跟踪环路在微弱信号下的灵敏度、稳定性和动态性能成为研究的重点和难点。在详细讲解了GPS系统的基本原理和常用的高灵敏度跟踪算法的基础上，本文提出了基于数据剥离和FFT鉴频算法的载波跟踪环路，结合低增益码跟踪环路，提供了一个完整地高灵敏度跟踪环路。首先详细地分析了GPS导航电文的数据结构和内容，结合导航数据的周期性和有效性，提出了数据剥离算法，延长了数据相干累加的时间，提升了环路中信号的信噪比。然后，着重介绍了快速傅里叶变换(FastFourierTransform，FFT)鉴频算法的原理，详细分析了FFT鉴频算法的最佳频点数、最佳前积累时间和载波跟踪环路频率更新阈值，给出了

5、FFT鉴频算法的环路增益。之后，就微弱信号时载波环路抖动较大的特性，提出了一种新的低增益码跟踪环路，可以高效的完成低功率时的码跟踪。最后，将载波环路和码环路结合，组成了一个完整的高灵敏度跟踪环路。最后一章通过仿真对载波环路和码环路的参数进行详细地分析和讨论，确定了跟踪环路性能最优的参数组合，并将其应用于自主研发的GPSSEU接收机中完成实测。本文在GPSSEU接收机的平台上完成了对于高灵敏度跟踪算法的详细实测，测试结果显示高灵敏度跟踪算法可以很好地适应低功率的环境，跟踪环路的静态跟踪灵敏度达到．163dBm，在信号功率为．150dBm时，跟踪环路可以跟踪上多普勒变化率为30Hz／s的信

6、号。关键词：全球定位系统接收机，微弱信号，跟踪，高灵敏度，快速傅里叶变换，数据剥离万方数据AbstractAftertwentyyears’development,GPS(GlobalPositioningSystem)hasbecomethemostimportantglobalnavigationsatellitesystem，andiswidelyusedinvariousfieldsinallovertheworld．Withthedemandfornavigationservicesincreasing,theresearchandimplementationofnaviga

7、tionandtrackinginweak—signalenvironmentarebecomingmoreimportant．TraditionalGPSreceiverCanonlytrackingthesignal，whichpowerishigherthan-130dBm，anddoesnothingwiththeweak-signalenvironments．Therefore，toimprovethesensitivity,stab