微弱GPS信号捕获与跟踪技术研究及硬件实现

微弱GPS信号的捕获与跟踪处理的研究与实现是一篇关于全球定位系统（GPS）在信号强度极其微弱环境下的关键技术探讨。随着GPS在导航定位领域的广泛应用，其标准服务在测绘、交通导航和企业定位中的优势显而易见，但由于卫星信号的被动性质和地球表面的遮挡效应，尤其是在室内、森林等环境，接收信号的难度极大。GPS信号通常具有低载噪比，一般低于34dB-Hz，这远超出了常规接收机的处理能力。 该论文主要关注两个核心问题：一是捕获算法的设计与实现，作者利用Altera公司的DE2开发板构建了捕获模块的硬件电路，确保在一般情况下能有效地捕捉信号，虽然实时性较好，但重点在于为处理微弱信号提供基础架构。二是针对低信噪比环境，研究了改进后的跟踪算法，特别是卡尔曼滤波理论的应用。论文采用了两种卡尔曼滤波的平方根形式，旨在提高接收机的灵敏度和跟踪精度。 第一种算法通过经典的平方根滤波技术，减轻累积误差的影响，引入平方处理消除导航位翻转，并通过非连续积分降低噪声强度。第二种算法则进一步创新，将载波跟踪和码跟踪分离到两个独立的卡尔曼滤波器中，以简化计算过程。同时，还引入了贝叶斯估计理论，增强了信号估计的准确性。 这篇硕士论文深入探讨了在信号微弱和多干扰条件下，如何通过优化捕获和跟踪算法，提升GPS接收机在复杂环境下的性能，这对于GPS技术的实际应用和理论研究都具有重要意义。