题目：高灵敏度GPS捕获算法研究

随着全球卫星导航系统的发展，高灵敏度GPS(Global Positioning System)技术受到普遍关注，GPS弱信号接收机成为了研究的热点。常规的导航接收机，在弱信号环境下无法工作。例如，移动终端设备的室内定位，地球同步卫星和高轨地球卫星定位，都需要接收机有能力在信号严重衰落的环境下工作。据此，本文研究了弱信号条件下GPS C/A(coarse/acquisition)码捕获技术。本文首先分析了GPS L1信号的结构和特点，给出仿真信号的数学模型，研究了GPS信号的捕获原理以及时域和频域两种基本捕获算法。通过理论论证得出，FFT(fast Fourier transformation)技术在捕获中的应用可以大大提高相关运算的速度，缩短捕获时间，为后续算法的研究和仿真做准备。其次，对弱信号条件下GPS信号的累积技术进行了研究。对相干累积、非相干累积和差分相干累积进行了理论分析和仿真验证。通过实验分析可知，增加相干累计时间和非相干累积次数均能提高捕获性能，且适当的增加相干累计时间比增加累积次数具有更好的捕获性能。改进了差分算法，在不增加FFT运算次数的条件下，提高了灵敏度。同时分析了半比特算法和全比特算法的原理和优缺点，改进了全比特算法，在不损失灵敏度的情况下，减少了运算量。然后，重点研究了弱信号条件下的捕获技术，详细分析了多重数据位循环相关算法和二倍分组块补零算法的原理和捕获性能。通过实验证明了这两种算法都能适应弱信号环境，能够在高灵敏度GPS接收机中应用。同时，针对多重数据位循环相关算法运算量较大的问题，通过对数据分块处理的方法，减少了运算量；针对二倍分组块补零算法FFT效率低的问题，提出了重叠相加的方法，并通过仿真进行了验证。最后，对时域捕获方法进行了改进，增加了频偏估计模块和比较模块，达到了减少运算量的目标。此外，进一步分析了减少多普勒频移开槽数、动态增加相干累积时间和先累加后相关等三种减少运算量的方法。通过分析表明，这三种方法均可以减少FFT运算次数，使弱信号捕获算法更为实用。