GPS接收机多径抑制技术的研究与实现

摘要

全球定位系统GPS（Global Positioning System），是在无线通信技术、导航卫星技术的基础上发展起来的卫星导航定位系统。自从问世以来，GPS已经充分展示了其在导航、定位领域中的重要地位，而许多领域也由于GPS的出现而发生了革命性变化。但是现阶段，仍有许多因素影响着GPS的定位精度，多径效应就是其中之一，特别在城市环境中，多径干扰显得尤为严重。
　　 本文重点研究了GPS接收机的多径效应及相关抑制算法。采用基于环路结构的多径抑制算法，接收机能够在多径干扰环境下完成高精度定位。本文首先分析了GPS的信号特性和GPS接收机相关原理、整体结构。其次，针对码环和载波环，研究了多径信号对定位精度产生影响的原因，并构建了几种常用的多径抑制算法，完成仿真与结果分析，在此基础上对各种算法的性能进行比较。论文中给出了改进型Strobe鉴相器方案，在传统型Strobe算法的基础上，结合对不同多径延迟特性的分析，推导出修正项，使其能够在短多径的条件下，更好地进行误差估计，完成精确定位。文中给出了该方案的理论推导和实现过程。论文最后将改进型Strobe鉴相器算法应用到实验室自主研发的GPSSEU接收机中。
　　 本文结合GPSSEU接收机现有软硬件架构，设计并完成改进型Strobe鉴相器，接收机的多径抑制能力得到大幅提高。测试结果证明，与传统型Strobe鉴相器相比，改进型Strobe鉴相器的短多径抑制性能提高了60％，且噪声抑制性能良好。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 国内外研究动态

1.3 论文的研究目标和主要内容

第二章 多径干扰对GPS接收机的影响

2.1 GPS接收机的工作原理

2.1.1 GPS信号特征

2.1.2 GPSSEU接收机整体架构

2.1.3 GPS接收机的环路结构

2.2 多径干扰的产生原因

2.3 多径干扰对接收机载波环的影响

2.4 多径干扰对接收机码环的影响

2.5 本章小结

第三章 GPS多径抑制方法的研究

3.1 空域抑制方法

3.2 环路抑制算法

3.2.1 窄相关

3.2.2 ELS算法

3.2.3 Strobe鉴相器算法

3.2.4 Earlyl/Early2(E1/E2)算法

3.3 小波变换算法研究及实现

3.3.1 小波变换的基本概念

3.3.2 小波变换在多径抑制中的实现

3.4 现有多径抑制算法的优劣分析

3.5 本章小结

第四章 改进型Strobe鉴相算法的研究

4.1 传统Strobe鉴相器的误差分析

4.2 改进型Strobe鉴相器算法

4.2.1 同相情形下的多径建模

4.2.2 反相情形下的多径建模

4.2.3 模式鉴别器

4.2.4 噪声分析

4.3 改进型Strobe算法和传统算法的差异比较

4.4 本章小结

第五章 GPS多径抑制性能测试

5.1 测试平台

5.2 基于GPS信号模拟器的多径性能测试

5.2.1 多径效应对定位结果的影响

5.2.2 宽相关、窄相关和传统型Strobe鉴相器性能分析

5.2.3 改进型Strobe鉴相器性能分析

5.3 基于室外实际环境的GPS多径性能测试

5.3.1 静态实测环境

5.3.2 静态实测

5.3.3 动态实测

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

致 谢

参考文献

研究生期间发表论文