19147

۱۹۱۴۷

بهبود دقت موقعيت يابي گيرنده هاي GPS درمحيط هاي ديناميك بالا با استفاده از فيلتر كالمن فازي

كارشناسي ارشد

سيستم هاي الكترونيك ديجيتال

۱۳۹۷/۰۱/۲۷

دكتر موسوي

برق

چكيده با ظهور سيستم موقعيت¬ياب جهاني (GPS) و گسترش روز افزون فناوري، بهبود موقعيت¬يابي در گيرنده¬هاي GPS توجه زيادي را به خود جلب كرده است. هر گيرنده GPS شامل سه بخش اكتساب، رديابي و حل معادلات ناوبري مي¬باشد. هنگامي كه يك گيرنده‌ در شرايط ديناميك بالا يا سيگنال ضعيف قرار مي‌گيرد، عملكرد هر سه بخش دچار اختلال مي¬¬شود. بخش اكتساب سيگنال¬ به علت تغييرات داپلر دچار مشكلاتي مي¬شود كه در محيط¬هاي ذكر شده اين اثر تشديد مي¬گردد. در بخش رديابي، PLL فاز حامل را در سيگنال GPS قفل مي‌كند و طراحي آن در محيط‌هايي با ديناميك بالا يا شرايط نويزي كاري بسيار دشوار است. در صورت از دست رفتن قفل بر روي سيگنال، گيرنده قادر به محاسبه فركانس داپلر نخواهد بود و سيستم واگرا خواهد شد. بنابراين وجود يك الگوريتم مقاوم براي PLL گيرنده GPS بسيار ضروري خواهد بود. با توجه به اينكه در محيط¬هاي ديناميك بالا نسبت سيگنال به نويز پايين است، در اينجا منظور از ديناميك بالا بخش سيگنال ضعيف آن مي¬باشد. در اين پايان‌نامه، براي بهبود اكتساب سيگنال¬هاي GPS از الگوريتم SSMF-FFT استفاده شده است. بخش SSMF يا فيلتر منطبق تقطيع شده مربعي، فاز كد و FFT يا تبديل فوريه سريع، آفست فركانس ناشي از اثر داپلر را جستجو مي¬كند. فيلتر منطبق نسبت سيگنال به نويز را حداكثر نموده و در نتيجه آشكار¬سازي هدف را افزايش مي¬دهد. هم¬چنين، بكارگيري فيلتر تقطيع شده قبل از FFT، باعث كاهش تعداد نقاط FFT و در نتيجه كاهش پيچيدگي پياده-سازي، بار محاسباتي و افزايش سرعت مي¬شود. براي بهبود رديابي از FrFT به همراه يك PLL مبتني بر فيلتر كالمن فازي جهت مقاوم‌سازي آن در شرايط ديناميك بالا يا سيگنال ضعيف استفاده شده است. از FrFT براي تخمين خطاي فركانس و شتاب استفاده شده و از فيلتر كالمن فازي براي طراحي يك فيلتر حلقه استاندارد استفاده مي¬شوند. روش پيشنهادي براي دو داده با نسبت سيگنال به نويز پايين بررسي شده است. در بخش اكتساب احتمال آشكارسازي هدف در روش پيشنهادي بهبود يافته است. در بخش رديابي، واريانس خطاهاي حامل حدود 20 درصد كاهش يافته است. بنابراين، دقت تعيين موقعيت كاربر در داده سيگنال ضعيف اول حدود 35 درصد و در داده سيگنال ضعيف ¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬دوم حدود 42 درصد بهبود يافته است. واژه‌هاي كليدي: سيستم موقعيت‌ياب جهاني، ديناميك بالا، FrFT،SSMF-FFT ، فيلتر كالمن فازي.

1397/04/31

Improvement of the GPS Receivers Positioning Accuracy in High Dynamic Environments by Using Fuzzy Kalman Filter

9/23/2019 12:00:00 AM