基于IMU/GNSS的低功耗定位关键技术研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Ling_cheng
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随着“智慧城市”等信息化过程加快,GNSS为代表的定位技术在生产和生活中发挥更大的作用。民用领域,复杂信号情况下的GNSS定位技术成为国内外研究热点。当前GNSS定位技术面临信号环境复杂(弱信号、高动态)和功耗限制的问题。本文针对一般的手持GNSS应用,研究了高灵敏度GNSS定位的低功耗技术。本文重点内容在于基带处理,所提出的基带处理架构包括捕获(含比特同步)和跟踪,并利用IMU辅助间歇工作的跟踪环路。首先,为了提高捕获灵敏度,课题通过相干-非相干累加增加信噪比处理增益,并采用半比特交替法避免比特边沿跳变引起的信噪比损耗。仿真分析表明,当动态小于50Hz/s,捕获灵敏度最高达23dBHz。其次,为了减小运算量,利用混合码并行捕获多颗卫星或者多个码相位。仿真分析表明,当信号强度大于45dBHz,运算量减小约一半,捕获速度加快约一倍,功耗减小约一半。最后,采用频率补偿的比特能量同步方案进行比特同步。仿真表明,相比传统直方图方案,相同信号处理长度下,灵敏度增加7-8dB。另外论文研究了利用改进的DFT鉴频器改善2阶FLL辅助3阶PLL环路的灵敏度,相比反正切鉴频器,跟踪灵敏度提高2dB。仿真分析表明,当动态小于5Hz/s,使用200ms相干积分,灵敏度达到14dBHz。另外一方面,为了降低跟踪功耗,采用IMU辅助的间歇跟踪方案,重点研究了通道重启后,如何快速跟踪信号,并设计占空比控制策略。仿真分析表明,最好情况下可以减少80%的功耗。所研究的算法不仅适用GPS L1信号,而且针对2012年12月最新公布的BDS B1I信号进行优化。总之,本文研究对高灵敏度低功耗接收机的实际设计具有重要意义。
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