基于CPM的高动态微弱GNSS基带信号捕获算法的研究

摘要

CPM（连续相位调制）信号具有包络恒定、高功率、强抗干扰能力和频谱紧凑等的优良特点，所以本文研究的高动态弱GNSS信号捕获是在CPM传输体制的基础上。
　　GNSS接收机的相关技术中，基带信号的捕获与跟踪是其核心技术，正确的捕获是系统进行后续工作的前提，信号捕获的灵敏度和速度能够直接决定GNSS接收机的性能。目前，GNSS系统已经得到了广泛的应用，但大多数是在信号条件比较理想的环境中。实际环境下接收机载体处于高速运动中以及信号会受到各种阻挡，而这正是人们活动的生活场所，所以要求GNSS接收机在这样的环境中灵敏度越高越好。但信号微弱、高动态的复杂环境是GNSS信号捕获的难点。本文就高动态和信号弱的条件分析影响捕获性能的因素，首先针对基本信号捕获的方案分析对比得出高动态的快速相干技术，然后针对影响高动态弱 GPS信号捕获的因素对四种积累算法进行实验仿真，通过实验分析给出适用的场合，经过对比可知选择相干积累—简易差分相干积累相结合的算法作为高动态弱 GPS信号的捕获方案，此方案能够实现极低信噪比、载体具有较大速度、加速度下的信号捕获。
　　一般来说，高动态条件要求的捕获速度是越快越好，从而积分的时间是越短越好，而弱信号条件要求积分时间越长越好。因此高动态和弱信号对 GPS信号的捕获来说是一对矛盾，针对此问题分析得出最佳的捕获方案是相干积累1ms、简易差分相干积累10ms，此方案下的捕获时间最短，而且能够保证8dB的处理增益，满足微弱信号捕获所需的条件。在算法研究的实现过程中，为了能够降低系统的运算复杂度，本文对FFT之前的数据预处理技术和FFT并行技术进行了具体的细节研究，仿真验证了改进的算法，能够有效的提高算法的性能。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2国内外发展的现状

1.3论文的主要内容及结构

第二章 GNSS系统的信号特性

2.1北斗系统信号特性

2.2 GPS信号结构

2.3本章小结

第三章 基本信号捕获算法的研究

3.1 GPS软件接收机

3.2 GPS信号捕获原理及所考虑的因素

3.3 几种搜索策略

3.4三种搜索策略的对比

第四章 高动态微弱GPS信号捕获算法的研究

4.1 捕获算法的性能评价标准

4.2 GPS信号捕获的基本模型

4.3 相干积累

4.4 非相干积累

4.5 差分相干积累

4.6 简易差分相干积累

4.7 本章小结

第五章 高动态微弱GPS信号捕获技术的优化

5.1 捕获方案选择

5.2 FFT之前的数据预处理

5.3 改进的多路并行捕获技术

第六章 总结和展望

6.1 论文工作总结

6.2 未来工作的展望

参考文献

致谢

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