GPS/北斗导航接收机捕获器的可配置硬件设计
发布时间：2023-02-01 11:41
近年来，随着GNSS（Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统）技术的快速发展，卫星导航应用已经逐步深入到了日常生活、物流运输和测绘等各个领域。然而GNSS技术的广泛应用也给GNSS接收机的设计带来了挑战。这些挑战主要表现在高性能和低功耗两个方面：一方面，接收机的设计需要能够在较短的时间内对GNSS信号进行分析处理，得到高精度的定位结果；另一方面，由于接收机在很多时候使用电池供电，所以接收机设计应该尽可能地降低功耗。 目前关于GNSS卫星信号接收机的研究有很多的成果。早期的研究主要集中在美国的GPS（Global Positioning System，全球定位系统）系统上。随着我国的北斗第二代系统正式投入使用，研究兼容北斗的导航接收机成为重要的课题。其中接收机捕获技术是接收机设计的关键部分。北斗/GPS带来定位性能提升的同时，需要低功耗、低成本的接收机设计技术为北斗应用推广奠定基础。 本文以GPS/北斗双模导航接收机中的捕获器设计为研究目标，综合考虑捕获器的各种算法和硬件实现细节，完成了捕获器的设计，并完整地实现、优化和评估了该...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 GNSS 系统
1.1.2 GNSS 接收机
1.1.3 多模导航
1.2 研究内容和意义
1.2.1 研究内容
1.2.2 研究的意义
1.3 本文内容安排
第二章 GNSS 原理及多模导航
2.1 GNSS 信号接口
2.1.1 GPS 系统信号格式
2.1.2 GLONASS 系统信号格式[3]
2.1.3 GALILEO 系统信号格式
2.1.4 北斗系统信号格式[5,6]
2.2 定位原理
2.3 捕获原理
2.4 GNSS 接收机
2.4.1 GNSS 接收机概要
2.4.2 硬件接收机
2.5 多模导航
2.6 本章小结
第三章 GPS/北斗双模导航
3.1 GPS/北斗双模导航方法分析
3.1.1 系统互操作性
3.1.2 射频前端复用
3.1.3 数字电路复用
3.2 GPS/北斗双模导航性能分析
3.2.1 GDOP 值与星座分布
3.2.2 实际分析
3.3 GPS/北斗商用接收机
3.4 本章小结
第四章 GPS/北斗双模捕获器设计
4.1 捕获算法总结
4.1.1 串行搜索捕获算法
4.1.2 多普勒频移并行捕获
4.1.3 码相位并行捕获
4.1.4 运算复杂度比较
4.2 可配置捕获器架构设计
4.2.1 捕获器的可配置
4.2.2 架构设计
4.2.3 算法参数配置范围
4.3 捕获器各子模块设计
4.3.1 下变频模块
4.3.2 降采样滤波模块
4.3.3 本地码模块
4.3.4 匹配滤波器
4.3.5 FFT 模块
4.3.6 码多普勒补偿
4.3.7 非相干累积模块
4.3.8 判决模块
4.4 捕获器性能
4.4.1 捕获器灵敏度
4.4.2 捕获时间分析
4.4.3 捕获器电路综合分析结果
4.5 本章小结
第五章 GPS/北斗双模捕获器优化
5.1 并行度优化设计
5.1.1 并行度与硬件资源
5.1.2 并行度平衡
5.1.3 并行度大小
5.2 热启动弱信号捕获优化设计
5.2.1 热启动对捕获的影响
5.2.2 基于选择累加的热启动弱信号捕获算法
5.2.3 性能分析
5.3 存储优化设计
5.3.1 储存空间分布
5.3.2 复数表示法优化
5.4 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录：中英文缩略语表
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPS/BD组合导航定位试验和精度分析[J]. 刘季,张小红. 测绘信息与工程. 2012(04)
[2]基于SOPC的嵌入式GPS接收机温启动快捕的研究[J]. 胡辉,沈翔,吴超. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012(01)
[3]高灵敏度GPS接收机捕获电路的优化与实现[J]. 路卫军,黄永灿,于敦山,张兴. 北京大学学报(自然科学版). 2010(06)
[4]GPS信号的码相位交错捕获方法[J]. 邱涵,陆明泉. 清华大学学报(自然科学版). 2010(04)
[5]GPS接收机快速热启动的分析与设计[J]. 秦奋,杨军,刘新宁. 现代电子技术. 2009(01)
博士论文
[1]“北斗二号”民用软件接收机关键技术研究[D]. 祖秉法.哈尔滨工程大学 2010
[2]弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D]. 丁继成.哈尔滨工程大学 2009
硕士论文
[1]微弱GPS信号捕获算法的研究[D]. 雷娜娜.郑州大学 2012
[2]微弱GNSS信号捕获与码跟踪技术研究[D]. 沈颖洁.浙江大学 2012
[3]GPS接收机捕获跟踪算法研究与设计[D]. 杨嫚.北京交通大学 2012
[4]GPS接收机基带信号处理算法的设计与仿真[D]. 李廷.西安电子科技大学 2011
[5]GPS捕获设计与VLSI实现方法[D]. 张帆.西安电子科技大学 2011
[6]GPS信号捕获算法仿真及实现[D]. 康嵩山.西华大学 2010
[7]高灵敏度GNSS捕获技术研究[D]. 侯维玮.浙江大学 2010
[8]基于C/A码快速捕获技术的GPS接收机设计[D]. 赵大鹏.南京理工大学 2009
[9]GPS接收机基带信号处理的研究和设计[D]. 陈涛.上海交通大学 2009
[10]高动态GPS接收机的捕获与跟踪算法研究[D]. 唐学术.北京理工大学 2008
本文编号：3734147
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 GNSS 系统
1.1.2 GNSS 接收机
1.1.3 多模导航
1.2 研究内容和意义
1.2.1 研究内容
1.2.2 研究的意义
1.3 本文内容安排
第二章 GNSS 原理及多模导航
2.1 GNSS 信号接口
2.1.1 GPS 系统信号格式
2.1.2 GLONASS 系统信号格式[3]
2.1.3 GALILEO 系统信号格式
2.1.4 北斗系统信号格式[5,6]
2.2 定位原理
2.3 捕获原理
2.4 GNSS 接收机
2.4.1 GNSS 接收机概要
2.4.2 硬件接收机
2.5 多模导航
2.6 本章小结
第三章 GPS/北斗双模导航
3.1 GPS/北斗双模导航方法分析
3.1.1 系统互操作性
3.1.2 射频前端复用
3.1.3 数字电路复用
3.2 GPS/北斗双模导航性能分析
3.2.1 GDOP 值与星座分布
3.2.2 实际分析
3.3 GPS/北斗商用接收机
3.4 本章小结
第四章 GPS/北斗双模捕获器设计
4.1 捕获算法总结
4.1.1 串行搜索捕获算法
4.1.2 多普勒频移并行捕获
4.1.3 码相位并行捕获
4.1.4 运算复杂度比较
4.2 可配置捕获器架构设计
4.2.1 捕获器的可配置
4.2.2 架构设计
4.2.3 算法参数配置范围
4.3 捕获器各子模块设计
4.3.1 下变频模块
4.3.2 降采样滤波模块
4.3.3 本地码模块
4.3.4 匹配滤波器
4.3.5 FFT 模块
4.3.6 码多普勒补偿
4.3.7 非相干累积模块
4.3.8 判决模块
4.4 捕获器性能
4.4.1 捕获器灵敏度
4.4.2 捕获时间分析
4.4.3 捕获器电路综合分析结果
4.5 本章小结
第五章 GPS/北斗双模捕获器优化
5.1 并行度优化设计
5.1.1 并行度与硬件资源
5.1.2 并行度平衡
5.1.3 并行度大小
5.2 热启动弱信号捕获优化设计
5.2.1 热启动对捕获的影响
5.2.2 基于选择累加的热启动弱信号捕获算法
5.2.3 性能分析
5.3 存储优化设计
5.3.1 储存空间分布
5.3.2 复数表示法优化
5.4 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录：中英文缩略语表
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPS/BD组合导航定位试验和精度分析[J]. 刘季,张小红. 测绘信息与工程. 2012(04)
[2]基于SOPC的嵌入式GPS接收机温启动快捕的研究[J]. 胡辉,沈翔,吴超. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012(01)
[3]高灵敏度GPS接收机捕获电路的优化与实现[J]. 路卫军,黄永灿,于敦山,张兴. 北京大学学报(自然科学版). 2010(06)
[4]GPS信号的码相位交错捕获方法[J]. 邱涵,陆明泉. 清华大学学报(自然科学版). 2010(04)
[5]GPS接收机快速热启动的分析与设计[J]. 秦奋,杨军,刘新宁. 现代电子技术. 2009(01)
博士论文
[1]“北斗二号”民用软件接收机关键技术研究[D]. 祖秉法.哈尔滨工程大学 2010
[2]弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D]. 丁继成.哈尔滨工程大学 2009
硕士论文
[1]微弱GPS信号捕获算法的研究[D]. 雷娜娜.郑州大学 2012
[2]微弱GNSS信号捕获与码跟踪技术研究[D]. 沈颖洁.浙江大学 2012
[3]GPS接收机捕获跟踪算法研究与设计[D]. 杨嫚.北京交通大学 2012
[4]GPS接收机基带信号处理算法的设计与仿真[D]. 李廷.西安电子科技大学 2011
[5]GPS捕获设计与VLSI实现方法[D]. 张帆.西安电子科技大学 2011
[6]GPS信号捕获算法仿真及实现[D]. 康嵩山.西华大学 2010
[7]高灵敏度GNSS捕获技术研究[D]. 侯维玮.浙江大学 2010
[8]基于C/A码快速捕获技术的GPS接收机设计[D]. 赵大鹏.南京理工大学 2009
[9]GPS接收机基带信号处理的研究和设计[D]. 陈涛.上海交通大学 2009
[10]高动态GPS接收机的捕获与跟踪算法研究[D]. 唐学术.北京理工大学 2008
本文编号：3734147
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dizhicehuilunwen/3734147.html
