GPS卫星信号高灵敏度快速捕获跟踪算法研究与实现
近年来，GPS全球定位系统的应用越来越广泛，从最初的军事、测绘、航空等专业领域，到现在人们日常生活的诸多方面，GPS都发挥着它不可替代的作用。针对不同应用环境的要求，各种GPS接收机在功能和性能上也各有所异，而作为接收机基带处理部分的核心，信号的捕获和跟踪一直是众多GPS接收机开发者的研究热点。本文在对传统捕获跟踪方法对比总结的基础上，提出一种新的高灵敏度、快速捕获跟踪算法，该算法利用多毫秒相关方法进行捕获，采用两端式分步跟踪策略进行跟踪，有效提高了捕获跟踪的速度和灵敏度，并基于此算法设计了一款ASIC芯片，即GPS Clock授时芯片，该芯片利用GPS进行定时，在实现定时的同时也验证了算法的正确性。 论文先对GPS全球定位系统和GPS接收机进行了相关介绍，并且对比分析了几种常用的信号捕获方法和信号跟踪方案，在此基础上对传统方法进行改造和优化，利用单毫秒和多毫秒相关方法分别对信号进行捕获跟踪操作，比较它们在灵敏度和速度方面的差别;再以GPS Clock授时芯片为设计目标，用Verilog代码实现具体算法，综合考虑速度、灵敏度和资源利用率，采用多星并行捕获和两段式的多毫秒跟踪策略，并通过多毫秒跟踪模式下的猜最大值法实现导航电文解调。对导航电文进行校验、识别、参数提取，计算UTC时间并输出，验证捕获跟踪算法的正确性;最后将Verilog代码进行ASIC后端处理，设计完成GPS Clock授时芯片的物理版图，把算法研究付诸实际应用。 测试结果表明本文提出的高灵敏度、快速捕获跟踪算法效果良好，且资源消耗较少，而新的导航电文解调方法也使得其误码率更低。最终，GPS Clock授时芯片实现秒级精度的定时，达到预期设计目标。
全球定位系统;卫星信号;导航电文解调;快速捕获跟踪;Clock授时芯片;物理版图
北京交通大学
硕士
微电子学与固体电子学
李金城
2013
中文
TN967.1;P228.4
76
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）