基于Rake結(jié)構(gòu)的高性能GNSS接收機(jī)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS,GlobalNavigationSatelliteSystem)的發(fā)展和接收機(jī)性能的不斷提高,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。我國(guó)也在積極發(fā)展自己的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),但是,由于缺乏接收機(jī)技術(shù)的積累,高性能接收機(jī)核心技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成為我國(guó)導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈的瓶頸。因此,提高導(dǎo)航接收機(jī)性能的研究,已經(jīng)成為當(dāng)前重要而且緊迫的任務(wù)。本文在GNSS接收機(jī)方面進(jìn)行了深入的研究,提出了一種名為Mrake(Modifie

2、dRake)的抗多徑的新結(jié)構(gòu),并深入研究該結(jié)構(gòu)對(duì)接收機(jī)各主要環(huán)節(jié)性能的影響,在提高接收機(jī)抗多徑性能,捕獲速度,跟蹤靈敏度以及定位解算精度等方面取得了一定的成果,為我國(guó)研究高性能接收機(jī)技術(shù)提供理論和實(shí)踐參考。本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面:
　　 首先,針對(duì)現(xiàn)有抗多徑技術(shù)性能和資源消耗之間的矛盾,利用Mrake結(jié)構(gòu)來(lái)減少GPS接收機(jī)中的多徑誤差。它能夠?qū)邮招盘?hào)中的直達(dá)和多徑成分分別進(jìn)行跟蹤,并用直達(dá)成分的傳播延時(shí)來(lái)計(jì)算用戶位

3、置。Mrake結(jié)構(gòu)不僅具有良好的抗多徑性能,而且無(wú)需大量的硬件資源或復(fù)雜的運(yùn)算。
　　 其次,根據(jù)Mrake結(jié)構(gòu)能夠?qū)χ边_(dá)和多徑信號(hào)分別跟蹤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn),它在快速有效捕獲信號(hào)方面也能夠發(fā)揮重要作用。因此,采用偽碼并行載波串行的時(shí)域搜索方法,從而充分地利用了Mrake結(jié)構(gòu)的硬件資源,提高捕獲速度:在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步采用擴(kuò)展的多相關(guān)器方法,在不增加硬件資源的前提下,進(jìn)一步提高捕獲速度;將捕獲到的衛(wèi)星信號(hào)看作直達(dá)信號(hào),再利用Mrak

4、e結(jié)構(gòu)有效地捕獲和分離出多徑信號(hào)。
　　 然后,為了滿足人們對(duì)室內(nèi)等復(fù)雜環(huán)境中導(dǎo)航定位的需求,深入研究了提高接收機(jī)跟蹤靈敏度的技術(shù)。在對(duì)常用技術(shù)進(jìn)行定量分析,并總結(jié)其不足的基礎(chǔ)上,提出了一種改進(jìn)的經(jīng)典Costas(MCC,ModifiedClassicCostas)鑒相器算法,它對(duì)經(jīng)典Costas(CC,ClassicCostas)鑒相器進(jìn)行改進(jìn),在不增加運(yùn)算量的情況下,大幅地提高接收機(jī)的跟蹤靈敏度。
　　 最后,針對(duì)定

5、位解算算法中最常用的最小二乘法和卡爾曼濾波方法的不足,提出了兩種定位解算的新算法。其中,改進(jìn)的卡爾曼濾波(MKF,ModifiedKalmanFiltering)算法在提高定位解算精度的同時(shí),避免了對(duì)噪聲協(xié)方差陣的復(fù)雜運(yùn)算;粒子濾波(PF,ParticleFiltering)算法進(jìn)一步提高了定位解算精度,并克服了傳統(tǒng)卡爾曼濾波定位算法需要預(yù)知載體運(yùn)動(dòng)模型和噪聲特性的缺點(diǎn)。
　　 在對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行理論研究和方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,利用S