高動(dòng)態(tài)GPS軟件接收機(jī)的算法研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以后,全球定位系統(tǒng)(GPS)得到了更加廣泛的應(yīng)用。幾乎所有的中高端智能手機(jī)都配備有GPS模塊,所有中高端汽車也具備實(shí)時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航功能,在國防領(lǐng)域,戰(zhàn)斗機(jī)、航天飛機(jī)、導(dǎo)彈等高精尖設(shè)備上也同樣可以找到GPS的身影。隨著科技的日益發(fā)展,GPS的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展,人們對GPS的要求也越來越高,高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的GPS接收機(jī)的需求應(yīng)運(yùn)而生。在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下,GPS接收機(jī)的高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致加載在其信號載波頻率上的多普勒頻移很大,從而使得普通GP

2、S接收機(jī)難以滿足高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的需求。針對該情況,本文將對高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的GPS接收機(jī)進(jìn)行研究,分析其信號組成特點(diǎn)以及處理過程。
　　論文首先介紹了目前GPS接收機(jī)的研究現(xiàn)狀,GPS系統(tǒng)的三大組成部分以及GPS信號的組成及特性,并在此基礎(chǔ)上介紹了信號的捕獲、跟蹤以及定位解算基本原理。
　　其次,為研究高動(dòng)態(tài)GPS信號的處理方法,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬高動(dòng)態(tài)GPS信號源的軟件,該軟件可以根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的載體運(yùn)動(dòng)的模型模擬出對應(yīng)的GPS

3、中頻信號。本文第三章便詳細(xì)介紹了該軟件的算法原理以及仿真過程,該章著重分析了高動(dòng)態(tài)環(huán)境下GPS信號與普通GPS信號的不同點(diǎn)以及產(chǎn)生這些不同點(diǎn)的各種影響因素,同時(shí)根據(jù)衛(wèi)星星歷表分析出可見星及其星歷數(shù)據(jù),最終得到所需模擬信號源數(shù)據(jù)。
　　在獲得模擬的高動(dòng)態(tài)GPS信號之后,本人繼續(xù)研究高動(dòng)態(tài)環(huán)境下信號的捕獲算法,研究仿真實(shí)驗(yàn)表明,基于XFAST自適應(yīng)濾波捕獲算法可以快速精準(zhǔn)的捕獲到信號。
　　最后,根據(jù)捕獲環(huán)節(jié)對載波頻率和偽碼相位

4、的粗略估計(jì)值,將其作為跟蹤環(huán)路的輸入,進(jìn)一步研究信號的跟蹤算法。在分析了GPS信號的跟蹤原理、影響跟蹤效果的三個(gè)因素之后,完成了二階、三階跟蹤環(huán)路的分析設(shè)計(jì),同時(shí)針對高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的信號,加入非線性Kalman濾波器對跟蹤環(huán)路進(jìn)行更精確的估計(jì)。仿真結(jié)果表明,在有Kalman濾波器輔助的三階跟蹤環(huán)路具有更好的跟蹤效果。
　　本文對高動(dòng)態(tài)GPS信號進(jìn)行了模擬分析,并對其捕獲跟蹤環(huán)節(jié)進(jìn)行了相應(yīng)研究,為進(jìn)一步優(yōu)化高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)算法奠定了