● 摘要
GPS（Global Positioning System，全球定位系统）信号的捕获时间直接影响高动态环境下GPS接收机的使用性能。在INS（Inertia Navigation System，惯性导航系统）辅助GPS组合导航系统中，使用INS辅助GPS进行信号的捕获可以缩短捕获时间，提高高动态GPS接收机的动态性能，从而提高整个组合导航系统的快速反应能力，因此深入研究基于软件接收机的INS辅助GPS信号捕获技术具有重大的现实意义。本文首先简要介绍了INS辅助GPS组合导航系统以及GPS捕获算法的特点和研究现状，论证了本课题的研究意义，然后分别描述了GPS和INS系统工作原理以及INS辅助GPS捕获的基本原理。在详细分析传统的外部信息辅助GPS信号捕获算法的基础上，构建了INS辅助下的GPS快速捕获算法，并搭建了仿真模型分别对GPS单独工作和在INS辅助下的捕获算法进行了仿真及蒙特卡罗试验，详细介绍了仿真试验的设计，并对仿真结果进行了详尽的对比分析。在仿真中重点研究了INS对GPS信号捕获的辅助作用。改进了原有的INS辅助GPS捕获方案，重新设计了INS辅助下的GPS搜索策略、信息融合方法以及仿真信息源。仿真结果表明，INS信息结合历书的辅助可以显著提高GPS信号捕获的速度，并能够满足高动态跟踪环路的需求。最后设计了半实物仿真系统，以及无辅助和INS辅助下的半实物仿真试验，并在该仿真平台上进行了快速捕获算法的半实物仿真验证。试验结果表明，INS辅助下的GPS捕获算法所需的捕获时间仅为无辅助情况下的1%，验证了所构建算法的有效性以及仿真的结果。