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GPS扩频码的捕获与跟踪技术研究的中期报告
摘要
GPS信号的扩频码是高度相干的半随机噪声序列，在接收机中通过匹配滤波器进行捕获和跟踪。本文研究了GPS扩频码的捕获和跟踪技术，并提出了一种改进的捕获算法。该算法利用累加器输出的变化率，分析峰值位置的熵值，确定扩频码的起始点，从而提高了捕获的成功概率。同时，该算法还利用跟踪环路中的卡尔曼滤波器，提高了跟踪的精度和稳定性。
介绍
全球定位系统（GPS）是一种基于卫星信号的导航系统。GPS信号在传输过程中受到多径效应、衰减等干扰，因此在接收机中需要进行信号处理和解调。GPS信号的扩频码是一种半随机的伪随机序列，用于增大信号带宽和抵抗多径干扰。在接收机中，扩频码的捕获和跟踪是信号处理的重要环节。
GPS信号的扩频码采用了CDMA技术，每个卫星的扩频码不同，因此在接收机中需要对不同的卫星进行捕获和跟踪。由于扩频码是伪随机序列，在接收机中需要使用匹配滤波器进行捕获和跟踪。匹配滤波器可以提高接收机的性能和灵敏度，但是需要进行大量的计算，因此在实际应用中需要提高性能和效率。
在GPS信号的捕获过程中，需要确定扩频码的起始点。传统的捕获算法通常使用FFT或相关法进行快速匹配，但是这些方法需要较长的时间才能完成较准确的捕获。同时，传统算法容易受到多径干扰和噪声的影响，导致捕获成功率下降。
为了提高GPS信号的捕获成功率，本文提出了一种改进的捕获算法。该算法利用累加器输出的变化率，分析峰值位置的熵值，确定扩频码的起始点。该算法通过对累加器输出进行统计分析，可以减少多径干扰和噪声的影响，提高捕获成功率。
在GPS信号的跟踪过程中，需要使用跟踪环路进行频率和相位的跟踪。传统的跟踪算法通常使用锁相环（PLL）进行频率和相位跟踪，但是PLL受到相位噪声和频率偏移的影响，容易产生误差。为了提高跟踪的精度和稳定性，本文采用卡尔曼滤波器进行跟踪。卡尔曼滤波器可以通过估计GPS信号的状态矢量，滤除噪声和误差，提高跟踪的准确性和稳定性。
实验结果表明，本文所提出的改进算法可以有效提高GPS信号的捕获成功率和跟踪精度和稳定性，具有较高的实用价值。
结论
本文研究了GPS扩频码的捕获和跟踪技术，并提出了一种改进的捕获算法。该算法利用累加器输出的变化率和峰值位置的熵值，确定扩频码的起始点，提高了捕获的成功概率。同时，该算法利用跟踪环路中的卡尔曼滤波器，提高了跟踪的精度和稳定性。实验结果表明，该算法具有较高的实用价值和应用前景。