应用于近红外光谱仪中的GPS信号系统研究

【摘要】以GPS技术为代表的定位技术已经成为全球发展最快的信息产业之一，在很多领域得到了广泛的应用。出于节省人力，降低人为出错率和实现网络矿物分布地图的实现，本文将GPS定位技术引入到了实验室的便携式近红外矿物光谱分析仪中。测试矿物成分的工作性质决定了仪器的工作地点会经常在室内，森林或地形复杂的野外等GPS信号比较弱的环境下。在这样的环境下普通GPS接收机无法捕获跟踪GPS信号，这就需要开发出适用于弱信号下的GPS接收机。本文从市场常见的GPS芯片出发，基于软件GPS接收机结构，针对弱信号做了相关的一些算法分析，实验测试和仿真验证等工作。主要的研究内容有：1、首先从国内外现状和GPS背景出发说明了论文的研究意义和目的，接着对GPS的测量原理，GPS系统构成和信号特点进行了介绍，重点介绍了载波，C/A和导航电文。2、对GPS接收算法进行了研究，按照信号处理的先后顺序，首先分析了传统的算法中信号捕获的串行线性搜索，单位搜索和为了提高运算速度的并行频率搜索和并行码相位搜索算法，信号跟踪时的载波环，码环，以及最后提取导航数据时的位同步，帧同步。3、针对GPS室内信号弱的问题，提出了改进算法，在信号捕获方面主要提出了三种算法，相干积分，非相干积分和差分相干积分，并进行了优劣分析。发现信噪比提高方面相干积分最好，差分相干次之，非相干积分最差，但相干积分的运算量也是最大的，将近是其他算法的10倍，最后进行了仿真实验，证明差分相干是最好的。4、采用了市面上常用的一款芯片REB-3571，设计了相关的硬件电路和软件程序，实现了GPS时间和经纬度的提取和上层显示。在串口传输时，实现了上层控制的分时上传，解决了GPS数据独占串口的问题，使得它和光谱数据能共用一个串口进行传输。最后加入了改进的捕获算法，对实际效果进行了测试。
【作者】马著铭；
【导师】刘杰；
【作者基本信息】吉林大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】GPS；近红外光谱仪；捕获算法；

【参考文献】
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