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随着GNSS(Global Navigation Satellite System)技术的不断发展,具有高灵活性以及强适应性的软件接收机系统已经成为导航接收机研究的热点,本课题在调研分析软件GNSS接收机应用需求与技术发展趋势的基础上,并在“十一五”863项目“嵌入式高灵敏度实时软件GNSS接收机关键技术研究”的支持下,从理论分析、算法设计、原型验证等多个层次,对软件GNSS接收机的各关键技术模块进行了研究,并取得了如下创新性成果:
(1)提出并实现了一种“两比特并行位运算的基带优化算法”。试验表明:该算法在保持捕获灵敏度的基础上,可以提高捕获效率3倍,资源节省70%以上,有效缩短捕获时间,可应用于嵌入式设备。
(2)提出并实现了一种提高跟踪环路效率的“自适应选帧算法”。算法减少了跟踪阶段的数据处理量,提高了初次定位的效率,缩短冷启动时间(TTFF,Time To First Fix)。试验结果表明,算法有效减少跟踪数据量,跟踪效率提高了30.16%,最大内存开销削减了31.20%,为嵌入式平台上的GPS实时纯软件基带信号处理奠定了基础。
(3)提出了并实现了“跟踪环载波多级量化算法”。为满足实时化要求,采用了量化载波的方式对跟踪环路的密集数值运算进行优化。实验表明:在损失1dB灵敏度的代价下,采用三级量化优化算法能够使性能提升7倍,满足了实时要求。
(4)提出并实现了一种“基于DBZP方法的L5信号高灵敏度双通道联合捕获算法”。实验证明:在80ms累积情况下,实现了SNR=-36dB的情况下95%的捕获成功率,SNR=-38dB的情况下80%的捕获成功率。
(5)研发了Linux PC、嵌入式Linux两套软件接收机的开发平台。实现了GPS软件接收机的基带信号处理的全部功能,以软件模块的形式组成功能独立、接口明确的功能部件。