基于BDS的信号捕获和跟踪算法研究

发布时间：2020-11-05 00:10

　　 随着全球卫星导航系统的发展,卫星通讯对各个领域的导航通信开始发挥越来越大的作用。在民航业中,引入卫星导航系统是未来的发展趋势。但是,随着导航系统的发展,频带拥挤问题开始凸显并且日益严重,成为了限制其进一步发展的瓶颈。传统的信号调制手段开始渐渐不适应目前的通信需求。二进制偏移副载波(Binary Offset Carrier,BOC)调制方式由于能够实现频带的分离和共用,缓解频带拥挤,开始得到广泛的应用。然而在解决原有问题的同时,新型调制方式也带来了新的问题,它改变了PSK信号的自相关特性,增加了信号的接收处理的难度。本文首先分析并仿真研究了BOC信号的生成原理、捕获跟踪过程以及它的基本特性,包括功率谱密度函数、自相关函数以及鉴相曲线等,与传统信号进行了对比,明确了BOC信号存在的问题和研究方向。其次,结合北斗系统的实际应用参数和信号特征,对国内外现存的算法进行了应用仿真实验,包括FFT相关算法、单边带处理法、相关函数法等常见算法,比较分析了它们的优点与不足之处,在算法适用性和效果上进行了评估。之后,通过对BOC信号以及常见算法的仿真分析,归纳总结了BOC信号的通用的、不依赖于特定信号族类性质的普适相关特性,包括自相关函数的双边对称性、周期性等,发现了原始BPSK信号自相关函数可以近似作为BOC信号自相关函数的包络。利用这些特性,本文最终提出了一种通过平移重构BOC信号自相关函数构造它的互补函数,再与原函数叠加以消除副相关峰的新算法。该算法在消除BOC调制带来的副峰的同时,保留了单一狭窄的主峰,解决了一般BOC信号捕获和跟踪过程中引发的模糊问题。最后,仿真验证了新算法的特性,并与其他的算法进行了比较分析。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V249.3;V351.37
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要工作
第二章 BDS信号结构及其调制方式
    2.1 BDS信号结构与特性
    2.2 BOC调制方式
    2.3 BOC调制信号的基本特性
        2.3.1 功率谱密度
        2.3.2 自相关函数
        2.3.3 多径特性
        2.3.4 鉴相曲线
    2.4 BOC与BPSK信号的仿真对比
        2.4.1 功率谱密度对比
        2.4.2 自相关函数对比
        2.4.3 鉴相曲线对比
    2.5 本章小结
第三章 信号的捕获与跟踪
    3.1 接收机
    3.2 信号的捕获
    3.3 信号的跟踪
        3.3.1 载波跟踪环路
        3.3.2 码跟踪环路
    3.4 捕获与跟踪方法
        3.4.1 FFT相关算法
        3.4.2 单边带算法
        3.4.3 峰跳法
        3.4.4 相关函数法
    3.5 各算法的对比总结
    3.6 本章小结
第四章 互补相关函数副峰消除方法
    4.1 互补相关函数
    4.2 数学模型和捕获流程
    4.3 捕获结果示例
    4.4 捕获性能分析
    4.5 鉴相器输出
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
作者简介

【参考文献】

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本文编号：2870813