基于DSP的GNSS弱信号捕获算法的研究与实现

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kelly1105
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在现代社会中,卫星导航技术得到了广泛的应用。然而在一般的室内环境下信噪比比较低,传统的接收技术无法使接收机正常工作。因此,在微弱信号环境下,提供快速准确定位服务受到极大地推崇。信号捕获是微弱 GPS信号处理技术的核心环节。传统的捕获方法只适用于室外开阔的环境中,难以实现对弱信号的捕获。据此,本文对高灵敏度软件接收机的捕获算法进行了理论研究和实现。  本文首先介绍了 GPS卫星系统的组成和卫星信号特点,描述了 GPS中所用 C/A码的产生过程以及相关特性。同时对由卫星和接收机之间的相对运动产生的载波多普勒频移也进行了说明。  接着介绍了 GPS信号的捕获技术。对软件接收机中常用的循环相关捕获算法进行了介绍。要提高接收机的灵敏度,降低噪声,增加处理增益,就要进行累积。对常见的相干累积、非相干累积和分相干累积算法进行了仿真和分析,比较了它们的性能。  然后本文在对捕获 GPS弱信号常用的半比特法、全比特法和估计最佳导航数据位组合的圆周算法进行分析的基础上,提出了一种改进的差分相干累积算法,它通过估计相邻导航数据位乘积的组合使得长时间的相干累积也可应用于差分算法中。仿真结果说明改进的差分算法,在计算量没有显著增长的情况下,减小了半比特、全比特算法中的平方损耗,提高了接收机的灵敏度。  最后,介绍了关于 DSP的基本知识和 DSP软件的开发方法,选择了捕获方案,并通过 Matlab软件对其进行了仿真。给出了捕获算法的程序基本流程,完成了CCS环境下的C程序及相关文件的编写,在DSP平台上验证了捕获算法。
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