GPS軟件接收機中微弱信號捕獲算法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的GPS接收機由于無法準(zhǔn)確捕獲到強衰減環(huán)境下的信號而逐漸被淘汰，兼具靈活性、通用性和經(jīng)濟性于一體的導(dǎo)航定位軟件接收機受到越來越廣泛的關(guān)注。GPS弱信號捕獲技術(shù)及其性能是接收機基帶信號處理的核心問題，捕獲算法的設(shè)計直接影響到接收機靈敏度等性能指標(biāo)，目前的算法普遍復(fù)雜度較大而影響系統(tǒng)的實時性。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軟件接收機及相應(yīng)算法具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　本文的研究工作主要包含以下

2、幾個方面。研究了 GPS軟件接收機的工作原理，分析信號的構(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仿真平臺用于驗證和分析。結(jié)合項目實際需求進行初步分析和規(guī)劃，所設(shè)計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。
　　本課題重點研究 GPS微弱信號捕獲技術(shù)，時域串行搜索效率過低，無法適用于需要長時間信號累積的微弱信號處理，頻域FFT/IFFT循環(huán)相關(guān)可以充分發(fā)揮軟件接收機的優(yōu)勢。相干積分會

3、受積分時長和多普勒頻移影響，非相干積分由于平方損耗而對增益提升作用有限，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而造成資源的浪費，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)點引入雙塊零拓展算法，該算法通過一個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，從而簡化軟件接收機的實現(xiàn)。在微弱GPS信號捕獲算法的理論研究基礎(chǔ)上，結(jié)合影響檢測性能

4、的因素給出參數(shù)設(shè)計，在不同條件下對雙塊零拓展法進行測試并提出算法中仍存在的問題。
　　綜合考慮減少計算量、節(jié)省存儲空間和提高檢測靈敏度三個方面對改進算法FMDBZP進一步優(yōu)化。簡化導(dǎo)航數(shù)據(jù)位組合的處理方式，對碼相位的漂移進行了動態(tài)補償，將 ZFFT應(yīng)用在補零FFT中，單次操作中減少了37％乘法運算和47%加法運算，并對于非相干積分矩陣結(jié)果選取采用各個對應(yīng)單元選取最大值減少隨機性，提高捕獲算法整體的效率和精度。通過大量蒙特卡羅試驗統(tǒng)