室內(nèi)外無縫導航接收機載噪比估計與互相關干擾抑制.pdf

1、全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)是目前為止最成功的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),其作為一種基礎設施已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡墓ぞ?。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制,GPS不能夠在隧道以及大型建筑物內(nèi)使用,因此室內(nèi)定位技術逐漸發(fā)展起來。此外GPS接收機作為系統(tǒng)的重要組成部分直接影響著GPS的服務性能,因此高性能GPS接收機的研制也是目前的研究熱點。
　　本文根據(jù)基于 GPS指紋節(jié)點的室內(nèi)外無縫定位技術中的所遇到

2、的問題,對GPS接收機中的C/N0估計算法以及互相關干擾消除算法進行了研究。
　　首先,分析了GPS L1信號的結(jié)構(gòu)以及數(shù)學模型,并對C/A碼的產(chǎn)生進行了研究。C/A碼為平衡GOLD碼,具有良好的自相關特性和較理想的互相關特性。接著介紹了GPS接收機的基本結(jié)構(gòu),當射頻前端采用I/Q下變頻混頻時,通過采用正交解調(diào)器可以得到等價于復數(shù)形式的中頻信號并進行復數(shù)運算。另外詳細闡述了基于GPS指紋節(jié)點的室內(nèi)外無縫定位技術的基本原理、指紋節(jié)點

3、的結(jié)構(gòu)以及直接定位模式、基于傳播模型定位模式、基于Radio Map的定位模式等三種定位模式。
　　然后,根據(jù)基于GPS指紋節(jié)點的室內(nèi)外無縫定位技術中對信號強度估計的需求,分析了BM(Beaulieu’s Method)方法、SNV(Signal to Noise Variance)方法、高階矩方法、RSCN(Real Signal Complex Noise)方法以及 NWPR(Narrowband Wideband Power

4、 Ratio Method)方法等五種低復雜度C/N0估計算法的原理以及性能。其中BM方法與MM方法的穩(wěn)定性最好,幾乎不受環(huán)路的載波殘留相位噪聲影響,并且在C/N0較大時估計的值仍與理論值很接近;而當環(huán)路的載波殘留相位噪聲功率較大時,SNV方法、RSCN方法及NWPR方法受影響較大,其中RSCN方法性能最差。但是當接收的信號中含有其他衛(wèi)星信號時,NWPR的方法要比其他四種方法有效,但是其對數(shù)據(jù)比特翻轉(zhuǎn)敏感。
　　最后,針對GPS指

5、紋節(jié)點以及 GPS自身的互相關干擾問題,研究了基于子空間投影的互相關干擾抑制算法對其進行抑制。對于互相關干擾抑制問題,弱衛(wèi)星信號為目標信號,強衛(wèi)星信號為干擾信號。而基于子空間投影的互相關干擾抑制算法的本質(zhì)是利用估計的強信號參數(shù)重建強信號空間,并通過將接收信號在強信號空間的正交空間上進行投影運算,以達到對強信號進行抑制的目的。與直接干擾消除算法相比基于子空間投影的互相關干擾抑制算法不需估計強信號的幅度,當只有I路信號時即采用實數(shù)運算時只需

6、估計強信號的多普勒頻移、載波初始相位、數(shù)據(jù)比特、C/A碼延時,當存在I、Q兩路信號時即采用復數(shù)運算時強信號的載波初始相位也可忽略。當強信號功率相近時,接收機只需一級互相關干擾抑制器,但是當強信號功率相差較大時,則需要兩級互相關干擾抑制器。并且通過適當?shù)倪x取每次投影運算的次數(shù),可使在每次投影運算時強信號不存在數(shù)據(jù)比特跳變,此時只需估計強信號的載波多普勒頻移和C/A碼延時,進一步對基于子空間投影的互相關干擾抑制算法進行了簡化。仿真結(jié)果證明了