北斗卫星信号的捕获跟踪研究

发布时间：2017-04-11 22:12

  本文关键词：北斗卫星信号的捕获跟踪研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子技术的不断发展，卫星导航技术成为各国研究和发展的热点，拥有自主知识产权的卫星导航系统不仅是一个国家军事和科学技术实力的重要标志，更是衡量一个国家综合实力的重要方面。美国GPS和俄罗斯GLONASS卫星导航系统都已技术成熟且应用广泛，选择我国自主研制开发的北斗卫星导航系统作为课题目标，对北斗导航接收机基带处理进行分析研究，不仅具有理论研究意义，同时也能为北斗卫星接收机的研究开发提供实践基础。 本论文主要结合GPS算法理论来研究分析北斗卫星导航接收机基带处理算法和具体实现，以经过下变频的卫星信号为输入信号并经过分析处理得出卫星播发的导航电文，对系统算法和电路结构模块进行了较为详尽的分析和描述。论文以北斗导航接收机信号流程为主线，先对北斗卫星信号及其特点进行了分析和阐述，主要介绍了北斗卫星的伪随机码特征及导航电文结构；接下来对北斗卫星信号的捕获算法进行了分析，，主要对北斗卫星信号的多普勒效应进行了分析研究，并对传统的串行搜索捕获算法及并行频率空间搜索捕获算法和并行码相位搜索捕获算法进行了分析，再对北斗卫星信号的捕获进行了分析总结；在完成对卫星信号的捕获算法分析之后对卫星信号的跟踪算法进行了研究，分别对载波跟踪和码跟踪进行了算法分析和讨论，并研究分析了接收机基带处理中完整的跟踪通道以及对卫星信号的多径效应进行了分析；接着对北斗卫星导航电文的恢复和解调进行了分析叙述；最后是对系统部分算法的实现和仿真，进行了部分重要算法的仿真并给出了主要的实现代码，并对整体系统进行了系统仿真。同时也提出了一些可以值得研究改进的地方，如在实现串行搜索捕获的基础上可以深入研究实现并行频率空间搜索捕获及并行码相位搜索捕获，并对两者进行一定形式的有效结合来提升捕获性能。在跟踪模块方面，在实现了系统基本设计和仿真之后，可以着手深入跟踪性能的提升，如反正切鉴相的引入和实现来改善载波相位鉴别性能。 经过具体的硬件实现和系统仿真及测试得到了预期结果，仿真测试证明该方案能够适应北斗导航接收机的基带信号处理，可为北斗卫星导航基带处理芯片研发提供参考。 本论文涉及了物理、电子电路及通信技术方面的相关知识，将IC设计和电子系统、码分多址卫星通信等知识进行了一定结合的分析讨论，所讨论的技术方案可用于北斗导航接收机基带处理的设计研究。
【关键词】：北斗卫星导航 基带处理 捕获 跟踪
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 本课题选题依据和研究意义10-12
• 1.2 本课题发展和历史趋势12-14
• 1.2.1 卫星导航基带处理的国内外发展现状12-13
• 1.2.2 北斗一号卫星导航系统的特点13
• 1.2.3 北斗二号卫星导航系统的特点13-14
• 1.2.4 北斗一号与北斗二号导航系统的区别14
• 1.3 论文研究内容与章节安排14-15
• 第2章 北斗卫星导航系统概述15-25
• 2.1 北斗卫星导航系统构成15-16
• 2.2 北斗卫星信号16-22
• 2.2.1 伪随机码构成16-19
• 2.2.2 北斗卫星信号载波及其调制方式19-20
• 2.2.3 卫星信号及导航电文结构20-22
• 2.3 卫星导航接收机结构原理概述22
• 2.4 北斗卫星信号多普勒频移研究22-25
• 第3章 北斗卫星信号的捕获算法研究25-32
• 3.1 信号的捕获概况分析25-26
• 3.2 串行搜索捕获26-27
• 3.2.1 北斗卫星信号串行搜索捕获算法26-27
• 3.2.2 串行搜索捕获数据长度27
• 3.3 并行频率空间搜索捕获27-29
• 3.4 并行码相位搜索捕获29-31
• 3.5 捕获算法分析总结31-32
• 第4章 北斗卫星信号跟踪算法研究32-43
• 4.1 北斗卫星信号解调分析32-34
• 4.2 载波跟踪34-36
• 4.2.1 锁相环基本原理34
• 4.2.2 Costas 环及其鉴别器34-36
• 4.3 码跟踪36-39
• 4.4 完整的跟踪通道39-40
• 4.5 多径效应分析40-43
• 第5章 导航电文解调与提取43-47
• 5.1 导航电文的恢复43-44
• 5.2 导航电文中同步头的定位44
• 5.3 导航电文帧结构44-47
• 第6章 部分算法的 FPGA 实现及仿真47-63
• 6.1 下变频模块的 SPI 配置47-54
• 6.1.1 MAX2769 的配置概述47-53
• 6.1.2 MAX2769 的配置仿真验证53-54
• 6.2 PRN 码的产生及其仿真54-56
• 6.3 串行搜索捕获仿真56-60
• 6.4 导航电文恢复的仿真60-63
• 结论63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-68
• 攻读学位期间取得学术成果68-69
• 附录 A 北斗卫星测距码 G2 序列相位分配69-70
• 附录 B 北斗卫星星历参数用户算法70-72
• 附录 C D1、D2 导航电文信息类别及播发特点72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 郑铁男;多通道数字化扩频信号处理技术[J];导弹与航天运载技术;1993年03期

2 刘晓莉;李云荣;;一种基于FFT的高动态GPS信号快速捕获方法[J];系统仿真学报;2007年10期

3 程乃平,王绍山,杨金奎,曲炜;高动态GPS C/A码的快速捕获与跟踪技术[J];装备指挥技术学院学报;2002年04期

4 李士兵;王美玲;刘彤;;基于GP4020的GPS接收机软件设计[J];中国惯性技术学报;2006年04期

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本文编号：300098