论文部分内容阅读
全球定位系统(GPS)能够为全球范围内用户提供精确、连续的三维位置、速度和时间信息。然而GPS的精度、可靠性和可用性在一定程度上依赖于可跟踪卫星的数量及其空间几何分布情况。此外，在隧道、室内、地下停车场和地铁等卫星信号受阻的环境中，GPS也难以发挥作用。伪卫星定位技术是解决这些问题的最有效途径之一。
与传统的使用GPS编码方式的伪卫星相比，使用星基增强系统(SBAS)编码方式的伪卫星具有5倍的数据传输速率和更强的抗干扰能力。然而SBAS编码方式与GPS编码方式的不同，传统的GPS信号处理系统并不能兼容SBAS伪卫星信号。
本文详细分析了GPS和SBAS伪卫星信号的体制：设计并实现了兼容GPS和SBAS伪卫星信号的多模式定位信号接收处理系统；对系统的设计难点和关键技术进行了深入研究并给出了解决方案；对多模式定位信号接收处理系统进行了性能测试，分析了GPS和SBAS伪卫星联合定位的精度。本论文的主要研究成果和创新点如下：
1.基于软件无线电思想设计并实现了一套完善的兼容GPS和SBAS伪卫星信号的多模式定位信号实时接收处理系统，将传统的单一定位信号处理系统扩展为多模式定位信号处理系统。由于使用了软件无线电技术，该系统具有很大的灵活性，可以方便的进行升级，为处理北斗二代、Galileo信号奠定了基础。
2.提出了增强位并行相关运算的基带改进算法。该算法的速度是MMX/SSE2指令优化法的3.7倍，是位并行相关运算算法的1.8倍，有效解决了软件式定位信号处理系统难以对高采样频率的定位信号进行实时处理的问题。本文使用该算法实现了在CPU为1.79GHz的PC机上对16.368MHz采样的定位信号进行实时处理。
3.提出了用于基带处理的基于N+1毫秒长度的数据块处理机制。使用该机制能够实现对定位信号以数据块方式进行连续、实时的处理，有效提高了数据读取和处理的效率。此外，该机制还能够为位并行运算算法节省75％的存储空间。
4.使用基于抗混叠滤波下采样方法的码相位并行搜索实现定位信号快速实时捕获。一般的伪码相位并行捕获方法具有单次运算量大、耗时多的缺点，在高采样频率的情况下尤为严重，无法实时运行。基于抗混叠滤波下采样方法极大的减少了运算量且只有微小的信噪比损失，是解决伪码相位并行搜索实时性问题的有效方法之一。