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随着位置服务需求的日益增长,特别是城市高楼、室内等微弱卫星信号环境中应用需求的扩展,一种更高性能的接收机——高灵敏度接收机成为导航领域研究的热点。结合国家的战略需求,基于国家863课题“高灵敏度双模卫星导航接收机及芯片技术”,本文对其中的若干关键技术进行了研究和试验。主要包括以下内容。
本文给出了一种有针对性的接收机跟踪结构以实现弱信号环境下的高灵敏度GPS跟踪。通过对导航信息格式的充分利用,以及对相关物理量的分析,本文提出了一种基于贝叶斯(Bayes)方法的跟踪引擎以提供在室内或其他高度衰减环境下GPS信号的跟踪能力。与传统的环路跟踪方式不同,本文提出的跟踪方式是基于信号处理的开环跟踪方式,从而具有更高的跟踪范围与鲁棒性。
本文提出的方法主要包括基于电文结构和频谱分析的跟踪策略、基于Bayes方法的跟踪引擎算法体系和在此基础上针对工程化的实现方案。跟踪策略界定了问题的框架与目标,Bayes方法提供了解决问题的方法,而实现方案对在低功耗平台上的实现和最终芯片化的可行性进行了论证。为了论证这一方法,本文还对高灵敏度下的接收机环境进行了建模与实测分析。同时,为了从传统方法汲取突破点并进行对照分析,还对经典跟踪结构在高灵敏度环境下的性能进行了讨论。
为了进一步验证该方法的实用性,本文给出了基于信号采集验证平台的测试结果。测试结果显示,在电文预知的情况下,基于Bayes方法的跟踪引擎能够在复杂环境下对信号进行跟踪,其跟踪灵敏度C/N0最低至14dB-Hz以下。