GPS信號P碼直接捕獲技術(shù)的研究與改進.pdf

1、目前，GPS衛(wèi)星信號采用兩種擴頻偽碼序列，分別是用于標準定位服務(wù)的C/A碼和用于精確定位服務(wù)的P碼。相比于C/A碼，P碼不僅定位精度高，且具有很強的抗干擾和反欺騙能力。傳統(tǒng)的P碼捕獲技術(shù)需利用C/A碼得到下一子幀的起始時間，以完成P碼相位的同步。當C/A碼受到攻擊時，只能利用P碼直接捕獲技術(shù)完成導(dǎo)航定位服務(wù)。然而，由于P碼速率高且周期長，使得直接捕獲的難度較大，已成為GPS導(dǎo)航定位領(lǐng)域中的一項技術(shù)難點。因此，研究P碼的直接捕獲技術(shù)對完善

2、我國自己的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)有著重要的意義。
　　本文首先給出了GPS信號基本結(jié)構(gòu)及其調(diào)制方式，然后對偽碼捕獲技術(shù)進行了介紹，其中包括基于FFT的偽碼相位捕獲技術(shù)。與此同時，闡述了比特翻轉(zhuǎn)以及多普勒頻移對捕獲過程產(chǎn)生的影響，并推導(dǎo)了可用于P碼捕獲的最大數(shù)據(jù)長度。接著詳細描述了各種P碼捕獲方案原理及其算法結(jié)構(gòu)，其中包括FFT塊處理結(jié)合頻域并行搜索的捕獲模型結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，還研究了三種能夠有效減少FFT運算量的塊處理方式，并根據(jù)這三種

3、方案的實現(xiàn)過程進行仿真實驗，給出了各方案的捕獲仿真結(jié)果。同時，還以列表的方式比較了不同參數(shù)下各方案所需的平均捕獲時間。
　　其次，針對已有算法普遍存在的峰值模糊問題，本文提出了一種改進算法。結(jié)合經(jīng)典算法的捕獲模型，對改進算法的總體結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計。接著詳盡地闡述了改進算法中Q路頻譜提取法和保留疊加法的實現(xiàn)原理。給出了各多普勒補償支路的相關(guān)峰值隨載波頻率偏移的變化曲線，驗證了Q路頻譜提取法對峰值模糊問題的改善效果。同時，也給出了相關(guān)峰

4、值隨碼相位偏移的變化曲線，驗證了保留疊加法對相關(guān)峰值的提升效果。并通過仿真，對改進算法和經(jīng)典算法的檢測概率、頻偏誤判概率進行了對比分析。
　　最后，本文對改進算法的捕獲過程以及各項捕獲指標進行了仿真，分別給出了碼相位和多普勒頻偏的捕獲結(jié)果。然后，分析了虛警概率與判決門限的關(guān)系、檢測概率與SNR的關(guān)系、捕獲時間與選取碼段長度的關(guān)系，給出了不同SNR下的自適應(yīng)門限系數(shù)，通過比較改進算法和經(jīng)典算法信噪比增益曲線，驗證了改進算法的優(yōu)越性。