局域无线时间同步系统收发基带的设计与实现
发布时间：2022-12-23 21:01
局域无线时间同步系统是应用于可视范围内,基于双向伪码测距原理来测量两地钟差,实现时间同步的系统。该系统具有精度高、灵活性强、不受对流层时影响等优点。因此局域无线时间同步系统的应用与技术研究范围愈来愈广,在科研、通信测量、电力交通等领域都有着广泛的使用。收发基带信号处理单元是局域无线时间同步系统的关键组成部分,主要应用技术与原理包括码分多址技术、双向伪码测距原理等。本文首先设计了基带测距信号的体制结构;重点研究了收发基带信号发射及接收的基本方法与关键算法;设计并搭建了基于FPGA+DSP架构的硬件实验平台,并在此平台上开展了基于双向伪码测距原理收发基带设计与实现工作;最后对双向无线时间同步系统进行了测试,并对测试结果进行了分析。论文具体内容如下:1、对双向伪码测距与时间同步原理进行了研究,然后对无线时间同步系统下基带信号发射与接收的基本方法进行了分析。2、研究了收发信机基带信号发射与接收的关键技术。设计了测距信号的体制结构与信息帧格式,并对生成信号进行了性能分析。同时对载波环和码环进行了研究,分别分析了载波环与码环的测量误差与精度,最后对环路结构与环路参数进行了优化。3、搭建并设计了双向...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 收发基带国内外研究现状
1.3.1 国外发展现状
1.3.2 国内发展现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 局域无线时间同步系统
2.1 无线时间同步基本原理
2.2 无线时间同步系统基本结构
2.2.1 无线时间同步系统结构
2.2.2 发射及接收基本原理
2.3 本章小结
第3章 信号生成关键技术研究
3.1 测距信号体制构成方法
3.1.1 测距PN码选择及特性分析
3.1.2 测距信号帧结构设计
3.2 载波生成模块设计
3.3 测距信号性能分析
3.3.1 伪码生成性能分析
3.3.2 DDS输出信号的频谱杂散分析
3.4 本章小结
第4章 信号接收关键技术研究
4.1 基本锁相环
4.1.1 锁相环基本原理
4.1.2 环路滤波器
4.2 载波环跟踪算法设计与分析
4.2.1 科斯塔斯环的基本结构
4.2.2 鉴相器和鉴频器算法设计与性能分析
4.2.3 载波环跟踪误差分析
4.3 码跟踪环算法设计与分析
4.3.1 非相干延迟锁定环基本结构
4.3.2 码环鉴相器算法设计与性能分析
4.3.3 伪码跟踪环精度分析
4.4 载噪比估计
4.5 跟踪环路优化与仿真
4.5.1 环路结构分析与优化
4.5.2 环路参数分析与仿真
4.6 本章小结
第5章 系统设计与实现
5.1 系统设计目标及要求
5.2 无线时间同步收发基带设计方案
5.2.1 收发基带的组成结构
5.2.2 系统各模块通信接口
5.2.3 硬件设计及工具
5.3 时间同步系统收发基带的硬件总体平台架构
5.4 时钟模块的设计与实现
5.5 无线时间同步发射器的设计与实现
5.5.1 测距信号伪随机码生成模块
5.5.2 测距信号帧生成模块
5.5.3 测距信号载波与调制生成模块
5.6 无线时间同步接收器的设计与实现
5.6.1 跟踪环路模块
5.6.2 跟踪环路工作流程
5.6.3 伪距处理模块
5.6.4 跟踪环路测试
5.7 本章小结
第6章 时间同步系统校准及测试结果分析
6.1 局域时间同步测试方案
6.2 组合时延标定
6.3 测试结果分析
6.3.1 组合时延标定测试分析
6.3.2 单向伪距稳定度测试分析
6.3.3 双向时间同步测试分析
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星定位软件接收机研究综述[J]. 张鹏娜,曾庆喜,祝雪芬,裴凌. 河北科技大学学报. 2016(03)
[2]时频中心时间同步方法[J]. 谢荣平,孙凌枫,朱峰. 指挥信息系统与技术. 2016(01)
[3]GNSS时频检测系统时间直接溯源及评定[J]. 孙海燕,王丰,马煦,李龄. 数字通信世界. 2015(04)
[4]双向测距与时间同步系统中设备时延标定的研究[J]. 马红皎,李梦,吴华兵,胡永辉. 时间频率学报. 2015(01)
[5]载波相位平滑伪距算法在双向测距与时间同步系统中的应用[J]. 李梦,马红皎. 时间频率学报. 2014(04)
[6]星地动态双向时间同步与测距算法[J]. 黄飞江,卢晓春,刘光灿,孙利平,张文希,杨丞. 宇航学报. 2014(09)
[7]FLL辅助PLL载波跟踪环路误差分析[J]. 马路,石立国,王竹刚. 测控技术. 2014(09)
[8]一种双向测距与时间同步系统的设计与分析[J]. 马红皎,吴华兵,李梦,王康,武建锋,何在民,胡永辉. 时间频率学报. 2014(01)
[9]GNSS星间链路测量与通信新方法研究[J]. 徐勇,常青,于志坚. 中国科学:技术科学. 2012(02)
[10]精确打击武器中高动态GPS跟踪算法及改进研究[J]. 潘曦,聂玉平. 兵工学报. 2011(12)
硕士论文
[1]基于TDD体制的双向时间同步基带设计与实现[D]. 徐健.中国科学院大学(中国科学院国家授时中心) 2017
[2]宽带数字接收机信号处理平台设计[D]. 田充足.西安电子科技大学 2015
[3]基于FPGA+DSP架构的GPS接收机设计和实现[D]. 文雨辰.电子科技大学 2013
[4]中频数字化接收机基带设计与实现[D]. 牟建明.西安电子科技大学 2012
[5]基于FPGA与DSP嵌入式北斗/GPS兼容型接收机设计与试验[D]. 杨树伟.江苏科技大学 2012
[6]实时多通道GPS信号模拟器的设计与实现[D]. 肖晶晶.清华大学 2011
[7]数字中频接收机同步技术研究[D]. 吴明钦.电子科技大学 2011
[8]一种高可靠性组合授时服务系统的设计与实现[D]. 达亮.西安科技大学 2010
[9]基于DSP-FPGA架构的弹载GPS接收机的研究与实现[D]. 白明明.南京理工大学 2010
[10]卫星授时方法与星地同步数据处理技术研究[D]. 叶增.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3725417
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 收发基带国内外研究现状
1.3.1 国外发展现状
1.3.2 国内发展现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 局域无线时间同步系统
2.1 无线时间同步基本原理
2.2 无线时间同步系统基本结构
2.2.1 无线时间同步系统结构
2.2.2 发射及接收基本原理
2.3 本章小结
第3章 信号生成关键技术研究
3.1 测距信号体制构成方法
3.1.1 测距PN码选择及特性分析
3.1.2 测距信号帧结构设计
3.2 载波生成模块设计
3.3 测距信号性能分析
3.3.1 伪码生成性能分析
3.3.2 DDS输出信号的频谱杂散分析
3.4 本章小结
第4章 信号接收关键技术研究
4.1 基本锁相环
4.1.1 锁相环基本原理
4.1.2 环路滤波器
4.2 载波环跟踪算法设计与分析
4.2.1 科斯塔斯环的基本结构
4.2.2 鉴相器和鉴频器算法设计与性能分析
4.2.3 载波环跟踪误差分析
4.3 码跟踪环算法设计与分析
4.3.1 非相干延迟锁定环基本结构
4.3.2 码环鉴相器算法设计与性能分析
4.3.3 伪码跟踪环精度分析
4.4 载噪比估计
4.5 跟踪环路优化与仿真
4.5.1 环路结构分析与优化
4.5.2 环路参数分析与仿真
4.6 本章小结
第5章 系统设计与实现
5.1 系统设计目标及要求
5.2 无线时间同步收发基带设计方案
5.2.1 收发基带的组成结构
5.2.2 系统各模块通信接口
5.2.3 硬件设计及工具
5.3 时间同步系统收发基带的硬件总体平台架构
5.4 时钟模块的设计与实现
5.5 无线时间同步发射器的设计与实现
5.5.1 测距信号伪随机码生成模块
5.5.2 测距信号帧生成模块
5.5.3 测距信号载波与调制生成模块
5.6 无线时间同步接收器的设计与实现
5.6.1 跟踪环路模块
5.6.2 跟踪环路工作流程
5.6.3 伪距处理模块
5.6.4 跟踪环路测试
5.7 本章小结
第6章 时间同步系统校准及测试结果分析
6.1 局域时间同步测试方案
6.2 组合时延标定
6.3 测试结果分析
6.3.1 组合时延标定测试分析
6.3.2 单向伪距稳定度测试分析
6.3.3 双向时间同步测试分析
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星定位软件接收机研究综述[J]. 张鹏娜,曾庆喜,祝雪芬,裴凌. 河北科技大学学报. 2016(03)
[2]时频中心时间同步方法[J]. 谢荣平,孙凌枫,朱峰. 指挥信息系统与技术. 2016(01)
[3]GNSS时频检测系统时间直接溯源及评定[J]. 孙海燕,王丰,马煦,李龄. 数字通信世界. 2015(04)
[4]双向测距与时间同步系统中设备时延标定的研究[J]. 马红皎,李梦,吴华兵,胡永辉. 时间频率学报. 2015(01)
[5]载波相位平滑伪距算法在双向测距与时间同步系统中的应用[J]. 李梦,马红皎. 时间频率学报. 2014(04)
[6]星地动态双向时间同步与测距算法[J]. 黄飞江,卢晓春,刘光灿,孙利平,张文希,杨丞. 宇航学报. 2014(09)
[7]FLL辅助PLL载波跟踪环路误差分析[J]. 马路,石立国,王竹刚. 测控技术. 2014(09)
[8]一种双向测距与时间同步系统的设计与分析[J]. 马红皎,吴华兵,李梦,王康,武建锋,何在民,胡永辉. 时间频率学报. 2014(01)
[9]GNSS星间链路测量与通信新方法研究[J]. 徐勇,常青,于志坚. 中国科学:技术科学. 2012(02)
[10]精确打击武器中高动态GPS跟踪算法及改进研究[J]. 潘曦,聂玉平. 兵工学报. 2011(12)
硕士论文
[1]基于TDD体制的双向时间同步基带设计与实现[D]. 徐健.中国科学院大学(中国科学院国家授时中心) 2017
[2]宽带数字接收机信号处理平台设计[D]. 田充足.西安电子科技大学 2015
[3]基于FPGA+DSP架构的GPS接收机设计和实现[D]. 文雨辰.电子科技大学 2013
[4]中频数字化接收机基带设计与实现[D]. 牟建明.西安电子科技大学 2012
[5]基于FPGA与DSP嵌入式北斗/GPS兼容型接收机设计与试验[D]. 杨树伟.江苏科技大学 2012
[6]实时多通道GPS信号模拟器的设计与实现[D]. 肖晶晶.清华大学 2011
[7]数字中频接收机同步技术研究[D]. 吴明钦.电子科技大学 2011
[8]一种高可靠性组合授时服务系统的设计与实现[D]. 达亮.西安科技大学 2010
[9]基于DSP-FPGA架构的弹载GPS接收机的研究与实现[D]. 白明明.南京理工大学 2010
[10]卫星授时方法与星地同步数据处理技术研究[D]. 叶增.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3725417
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3725417.html
