北斗二代导航接收机技术研究与实现

发布时间：2017-07-30 18:27

  本文关键词：北斗二代导航接收机技术研究与实现

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【摘要】：北斗系统是我国拥有自主知识产权的全球卫星导航系统。其发展对我国的军事、农业、渔业、交通、测绘等诸多领域都有着重要的意义。论文首先对北斗卫星导航系统进行了简要说明,介绍了北斗卫星导航系统的组成,导航卫星组网形式,以及卫星播发的导航信号形式等内容；其次简要介绍了卫星导航的定位、测速和授时原理,并对系统整体设计做出规划；设计了一个与之匹配的硬件平台,该硬件平台采用DSP+FPGA的构架,分别对射频前端、FPGA单元、DSP单元及接口部分进行了设计,并选择了XC6SLX150和TMS320C6414TZLZA8作为主处理器；紧接着,论文重点研究了接收机基带部分的设计和实现,在分析和比较了滑动相关法、FFT-IFFT算法、PMF-FFT算法三种捕获算法的基础上,选择了FFT-IFFT捕获算法设计捕获引擎,并针对北斗存在NH码会降低灵敏度的问题,在原有算法的基础之上进行了改进。同时,论文也深入研究了跟踪环路,阐述了载波跟踪环和码跟踪环的原理之后,采用了二阶锁频辅助三阶锁相作为载波跟踪环,超前滞后延迟锁相环作为码跟踪环,比较后选择了合适的环路鉴别器和环路滤波器,并对相应参数进行了设置。论文还对位同步、帧同步进行了研究,并选择直方图法实现位同步；之后,论文详细介绍了导航解算的流程,以及采用加权最小二乘法进行位置和速度的解算。另外,为了进一步提高接收机的定位精度,设计中使用了载波相位对伪距进行平滑；采用了α-β-γ滤波器对多普勒进行滤波来提高测速精度,测试结果显示,这两种方式都能有效提高定位和测速精度；最后,对实现的高动态卫星导航接收机进行了静态、高动态测试,测试结果达到了设计目标。
【关键词】：北斗卫星导航 卫星导航接收机 高动态 FFT-IFFT 加权最小二乘法
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN965.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 引言7-10
• 1.1 研究的背景与意义7
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势7-8
• 1.3 研究目的与主要内容8-10
• 2 北斗卫星导航系统简介10-16
• 2.1 空间星座概况11
• 2.2 坐标系统11-12
• 2.3 时间系统12
• 2.4 导航信号特性12-16
• 2.4.1 导航电文概述13-14
• 2.4.2 测距码生成14
• 2.4.3 信号功率14-16
• 3 原理概述与系统设计16-21
• 3.1 接收机定位原理16-17
• 3.2 利用卫星测速原理17-19
• 3.3 授时原理19
• 3.4 接收机总体设计19-21
• 4 硬件平台设计与实现21-29
• 4.1 硬件平台总体设计21-22
• 4.2 射频前端设计22-23
• 4.3 数字处理部分设计23-27
• 4.3.1 FPGA单元设计23-25
• 4.3.2 DSP单元设计25-27
• 4.4 射频通道测试27-29
• 5 基带信号处理研究与实现29-56
• 5.1 捕获模块设计与实现30-39
• 5.1.1 滑动相关法31-33
• 5.1.2 FFT-IFFT法33-35
• 5.1.3 PMF-FFT法35-37
• 5.1.4 捕获模块的实现37-39
• 5.2 跟踪环路设计与实现39-51
• 5.2.1 载波跟踪环40-42
• 5.2.2 码跟踪环42-45
• 5.2.3 跟踪环路的实现45-51
• 5.3 同步模块设计与实现51-56
• 5.3.1 位同步51-53
• 5.3.2 帧同步53-55
• 5.3.3 同步模块的实现55-56
• 6 导航解算处理研究与实现56-68
• 6.1 解算处理流程设计56-58
• 6.2 加权最小二乘法58-59
• 6.3 位置解算59-63
• 6.3.1 载波相位平滑伪距提高定位精度62-63
• 6.4 速度解算63-68
• 6.4.1 α-β-γ滤波器提高测速精度64-68
• 7 结论68-74
• 7.1 课题研究成果68-72
• 7.1.1 PVT测试69-72
• 7.2 课题的展望72-74
• 参考文献74-76
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文76-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 苏文剑;刘庆华;纪元法;宁春林;徐亚宁;;一种BD2卫星导航信号的捕获方法[J];桂林电子科技大学学报;2014年05期

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5 吴琼;寇艳红;郑兴平;;高动态GPS接收机环路跟踪技术研究[J];无线电工程;2008年12期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张大卫;卫星定位接收机同步技术研究[D];华中科技大学;2010年

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本文编号：595580