等离子鞘套下 gps 捕获跟踪技术研究

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1、代号10701学号1008120203分类号TN911密级公开题（中、英文）目等离子鞘套下GPS捕获跟踪技术的研究TheResearchonGPSAcquisitionandTrackingunderthePlasmaSheath作者姓名李皎指导教师姓名、职务刘彦明教授学科门类工学学科、专业通信与信息系统提交论文日期二○一三年三月摘要摘要飞行器以极高速度再入大气层的过程中，会与空气发生剧烈摩擦，激发飞行器周围的空气离解和电离，形成等离子鞘套。等离子体鞘套会对电磁

2、波产生吸收、反射和散射，使得通信信号产生衰减、相移、色散等效应，严重时会导致信号中断。本文主要研究等离子鞘套对GPS导航信号的影响，以及等离子鞘套下的捕获跟踪技术，以期减缓甚至消除等离子体对GPS导航定位的影响。本文首先介绍并仿真生成了GPS信号，然后加入了等离子鞘套模型，从理论和仿真两个方面分析等离子鞘套对GPS导航信号的影响。该影响包括幅度衰减，相位移动以及时变衰减和相位抖动。同时由于飞行器和导航卫星的相对运动，信号具有大多普勒频移的特性。最后对生成的信号在有和没有等离子体的情况下分别进行接

3、收端的捕获跟踪仿真。在捕获阶段，实现了现有的主流算法，以及针对等离子体信道特性改进后的相干/非相干结合的算法，得出了等离子鞘套对GPS信号捕获的影响。改进后的捕获算法在-34dB/2MHz的低信噪比下仍能够正常工作。在跟踪阶段，对C/A码的数字化方式进行了改进，并实现了仿真，得出了等离子鞘套对信号跟踪的影响以及对捕获跟踪的整体影响，改进后的跟踪算法能够跟踪到信噪比为-36dB/2MHz的信号。改进捕获跟踪算法可以在一定程度上缓解“黑障”，但是不能完全消除。关键词：等离子鞘套GPS捕获跟踪

4、相干/非相干低信噪比AbstractAbstractAhigh-speedspacecraftenteringtheEarth’satmospherecangenerateseriousfriction,causingtheairaroundthevehicleionized,andthenresultingintheso-calledplasmasheath.Thesheathwillcasetheattenuation,refractionandscatteringofelectromagn

5、eticwavesandhamperthecommunicationandnavigationofthevehicle.ThispaperanalyzestheinfluencesoftheplasmasheathonGPSnavigationsignalsandmethodstodecreaseorevencanceltheinfluenceofplasmasheathfromimprovingthewayofsignalprocessing.Thepaperisorganizedasfoll

6、ows.Firstofall,thepaperintroducesandrealizesthemaincontentofGPSsignals,andthenaddstheplasmasheathmodel.ThepaperstudiesonthetheoreticalanalysisandsimulationcalculationsoftheinfluencesoftheplasmasheathontheGPSsignals.Theimpactsincludeamplitudeattenuati

7、on,phaseshiftandtime-varyingcharacter.Dopplershiftisunavoidablebecauseofhigh-speedrelatingmovingbetweenthesatellitesandthespacecraft.Finally,signalacquisitionandtackingsimulationisrealizedinthepresenceandabsenceoftheplasmasheathmodel.Inthestageofacqu

8、isition,anewacquisitionalgorithmwhichisaimedatplasmasheathbasedonthecombinationofcoherentandnon-coherentintegrationisproposed.Thealgorithmworkswith-34dB/2MHzsignals.Thisisfollowedbyadescriptionofotheralgorithm.Inthestageoftracking,animproveddigitizat