多径干扰下GPS弱信号的捕获与跟踪研究

摘要

近年来，随着GPS接收机技术的逐渐成熟，用户对定位要求不断提高，复杂环境下接收机的应用技术已经成为一项研究热点。弱信号环境是最为典型的复杂条件，在弱信号环境下，多径信号往往成为主要的干扰来源。本文对多径干扰下弱信号的捕获与跟踪进行了研究，主要工作如下：
　　首先，介绍了接收机在弱信号处理和多径抑制技术方面的发展概况，并且研究了多径信号的产生机理，编程实现了载噪比和多径情况可调的L1 C/A码信号，为后续研究提供了可靠的信号源。
　　然后，研究了带有多径干扰的弱信号分别对捕获和跟踪的影响。低信噪比的信号在传统FFT码相位捕获时无法成功捕获，还会影响跟踪性能。多径的影响不仅使得跟踪结果的误差有明显的增加，还会导致在捕获判决时完全失效。
　　接着，研究了一种新的弱信号捕获算法。将半比特法和全比特法结合，提出了一个改进的算法。新算法在半比特捕获失效时，进入全比特捕获，并且运用半比特法的捕获结果，使得捕获时间比全比特法减少了将近一半，同时具有全比特法的效果。
　　再次，研究了一种新的捕获判决算法。由于多径的存在，原有的判决算法失效。在原来的捕获判决算法上进行改进，提出了一种新的循环捕获判决法，有效的消除了多径信号带来的捕获判决影响。
　　最后，研究了多径干扰下弱信号的跟踪算法。将Strobe相关器算法中引入?修正因子，对码环鉴相进行修正，有效抑制短多径。由于改进算法需要在弱信号的条件下，提供良好的载波跟踪性能，因此，考虑在载波跟踪算法中，引入EKF算法，能够有效的改善信噪比，提高弱信号下的载波跟踪性能。

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注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 多路径抑制技术的发展概况

1.3 弱信号捕获技术的发展概况

1.4 本文主要内容和章节安排

第二章 GPS接收机结构及多径中频弱信号的建模与仿真

2.1 GPS接收机结构

2.2 GPS信号结构及特性分析

2.3 多路径信号的建模与仿真

2.4 接收机接收信号功率

2.5 本章小结

第三章 GPS多径弱信号对接收机的误差研究与仿真

3.1 GPS多径弱信号对捕获的影响研究

3.2 GPS多径信号对跟踪的影响研究

3.3 本章小结

第四章 GPS多径弱信号捕获算法研究

4.1 传统弱信号捕获算法研究

4.2 一种改进的FHTF弱信号捕获算法

4.3 一种改进的循环捕获判决算法

4.4 FHTF-循环判决算法的多径弱信号捕获

4.5 本章小结

第五章 GPS多径弱信号跟踪算法研究

5.1 多径估计算法研究与仿真

5.2 一种改进的多路径抑制算法

5.3 EKF弱信号载波跟踪环设计

5.4 基于?-Strobe-EKF的跟踪环路算法

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文研究内容总结

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

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