文档介绍：申请上海交通大学硕士学位论文

高动态 GPS 信号跟踪技术的研究

学卡卡校: 上海交通大学
院卡卡系: 仪器科学与工程系
学科专业:导航、制导与控制
硕士生:匡鸿博
学卡卡号:1080329139
指导教师:茅旭初副教授

上海交通大学电子信息与电气工程学院
二零一零年十二月
A Thesis for Master Degree

Research on GPS Signal Tracking
under High Dynamic Condition

University: Shanghai Jiao Tong University
Department: Instrument Science and Engineering
Major: Navigation, Guidance and Control
Candidate: Kuang, Hongbo
Student ID: 1080329139
Advisor: Mao, Xu Chu

School of Electronics and Electric Engineering
Shanghai Jiao Tong University
December, 2010
高动态 GPS 信号跟踪技术的研究

摘要

全球定位系统(Global Positioning System, GPS) [1][2]自从投入运行以来,一直
是应用范围最广,用户数最多的全球导航定位系统。近些年来,随着 GPS 应用范
围的不断扩大以及相关技术的不断发展,各国的研究者已经不再满足于 GPS 系统
在民用领域的应用,GPS 技术在航空航天,导弹制导等军用领域的应用已经逐渐
成为研究热点。而在这些高动态的应用环境中,很多低、中动态的 GPS 技术已经
无法满足应用的需要,因此高动态 GPS 信号接收机技术已逐渐成为各国研究的重
点。而高动态信号的跟踪技术,是高动态 GPS 接收机的关键技术之一,也一直是
其主要的瓶颈所在。
本文主要致力于对高动态 GPS 信号跟踪技术的探索和研究,主要包括单机高
动态 GPS 信号跟踪技术和引入惯导系统辅助的高动态跟踪技术。本文的主要工作
可以概况为以下几点:
——锁相环和锁频环的基本工作原
理、各自的技术特点和不同的适用范围,并通过真实卫星信号的跟踪实验验证了
理论推导,比较了其对不同动态信号的跟踪性能,为下一步高动态跟踪技术的研
究提供技术支撑。
,包括理论推导和必要的参数
设定,然后通过跟踪仿真实验比较了各方法的优劣。最后提出了一种基于权值调
整的锁相环和锁频环融合跟踪技术——FPLL 方法。跟踪实验结果表明,该方法在
各种不同动态环境下,都具有稳定和优越的跟踪性能。
GPS/惯导几种不同的组合方式,
提出了一种基于 20ms Ip 通道绝对值累加的环路跟踪状态判断方法,然后在此基
I
础上提出了两种针对高动态信号的惯导辅助 GPS 跟踪环路,并通过高动态跟踪实
验验证了其可行性。
本文提出的 FPLL 跟踪方法,表明了比较明确的设计思路,并通过仿真实验
初步验证了其可行性,对于深入研究高动态 GPS 信号跟踪具有很大的帮助及较强
的借鉴参考意义。

关键词:全球定位系统,信号跟踪,高动态 GPS 信号,锁相环,锁频环,GPS/INS
组合导航
II
Research on GPS Signal Tracking
under High Dynamic Condition

ABSTRACT

Since the establishment, the Global Positioning System (GPS) has been the
navigation platform of the most widely used and with the most users.
In the recent years, with the expanding of GPS applications and the development
of related technologies, the application in civil region can no longer satisfy the
re