GNSS低復(fù)雜度偽碼捕獲算法研究.pdf

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)廣泛應(yīng)用于軍民各個領(lǐng)域中，發(fā)展 GNSS相關(guān)技術(shù)不但對于交通運(yùn)輸?shù)膶?dǎo)航有著重要意義，而且關(guān)系到軍事技術(shù)的發(fā)展和國家安全，我國也正在積極地投入到北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的研究中。GNSS發(fā)展至今，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確的定位和授時等功能，與一般通信系統(tǒng)相比，衛(wèi)星系統(tǒng)由于通信體制及信號的特殊性，依然存著一些問題亟待解決。同步是實(shí)現(xiàn)通信傳輸?shù)那疤幔东@是同步的首要任務(wù)。由于衛(wèi)星與地面接收機(jī)之間存在相對運(yùn)動，信號傳播過程中所產(chǎn)生的多

2、普勒頻偏，所以 GNSS捕獲是一個時頻二維的搜索過程，所需的計(jì)算量急劇增加。此外，GNSS信號所采用的偽隨機(jī)碼序列較長，需要搜索的碼片數(shù)量隨之增加，也給 GNSS信號的捕獲帶來了很大難度。降低偽碼捕獲算法復(fù)雜度的對于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具有重要的意義。現(xiàn)有偽碼捕獲算法大多基于序列的相關(guān)性，提出了一些降低 GNSS捕獲復(fù)雜度的方法。然而，基于序列相關(guān)性的捕獲算法已被廣泛研究，復(fù)雜度降低的可行性比較有限。
　　本文首先介紹了 GNSS的發(fā)展情況和

3、 GNSS捕獲技術(shù)的重要研究意義。然后通過對 GNSS信號特性和衛(wèi)星相對運(yùn)動進(jìn)行研究，分析多普勒頻偏和偽隨機(jī)碼長度對于偽碼捕獲復(fù)雜度的影響。接著對現(xiàn)有基于序列相關(guān)性的捕獲算法進(jìn)行仿真分析，對比各種捕獲算法的性能和降低復(fù)雜度的方式，為下一步研究打下基礎(chǔ)。
　　為進(jìn)一步探索降低捕獲復(fù)雜度的可行性，分別借助壓縮感知理論和相位相關(guān)技術(shù)，研究了兩種捕獲方案。基于壓縮感知理論捕獲算法利用GNSS信號的稀疏特性，可以將高維度的信號捕獲過程轉(zhuǎn)化為

4、一個低維度的優(yōu)化問題，通過凸松弛或貪心算法迭代的方式予以解決。而基于相位相關(guān)的捕獲方法，通過對信號序列賦予附加相位，并分析接收信號與本地偽碼之間的相位關(guān)系來實(shí)現(xiàn)捕獲的，通過對該算法捕獲結(jié)構(gòu)的調(diào)整，進(jìn)一步提升了捕獲性能。通過仿真分析和復(fù)雜度研究得出：在信噪比環(huán)境比較理想的情況下，基于壓縮感知的捕獲算法能夠正確完成捕獲，相較基于序列相關(guān)性的捕獲算法，其計(jì)算復(fù)雜度大幅降低，但在較為惡劣的噪聲條件下，其捕獲性能迅速惡化；基于相位相關(guān)的捕獲算法，