弹道辅助的弹载GPS接收机技术研究
发布时间：2023-01-08 13:51
火箭弹具有成本低、射程远、机动性强、高效毁伤等优点，但存在精度不高的问题。全球卫星导航定位系统能全天候提供高精度的实时定位导航，为解决火箭弹等常规弹药的射精精度问题提供了新的途径，随着未来战争形势的发展，精确打击武器已成为现代武器装备发展的主流。目前，我国所采用GPS产品的核心技术大多靠进口，而自主研制的北斗二代卫星导航系统（BD-2）还在组网中，因此，GPS关键技术研究具有重要的意义，既可摆脱国外的技术制约，也可为BD-2的具体应用积累经验。 本文首先简要概述了卫星导航系统的发展历程及构成，介绍了GPS系统信号特征和定位原理，分析了接收机的结构和工作原理及弹载环境对GPS接收机的性能需求，重点研究了GPS基带信号处理的实现过程。 弹载环境下，GPS接收机需满足信号快速捕获、抗过载、小体积、低成本等要求。针对这些要求，本文提出了一种基于弹道辅助的GPS信号快速捕获算法。在统一弹道和卫星参考坐标系的基础上，利用该算法快速估算出卫星和弹丸之间的多普勒频移值，进行频移补偿，实现快速捕获；采用FPGA+DSP结构实现接收机硬件设计，构建了数字相关通道，减少了DSP的计算量，实现了小...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 弹药发展历程
1.2 研究背景及意义
1.3 全球卫星定位系统发展现状
1.4 论文主要工作及章节安排
第2章 GPS 原理概述
2.1 GPS 系统综述
2.1.1 GPS 系统构成
2.1.2 GPS 信号特征
2.1.3 C/A 码相关性分析
2.1.4 GPS 系统定位原理
2.2 GPS 基带信号处理研究
2.2.1 GPS 信号的捕获
2.2.2 GPS 信号的跟踪
2.2.3 位同步与帧同步
2.2.4 伪距观测量的提取
2.3 接收机基础
2.3.1 接收机的原理及分类
2.3.2 弹载 GPS 接收机特殊性能需求
2.4 本章小结
第3章 弹载 GPS 接收机硬件电路分析
3.1 系统总体规划
3.2 天线及射频前端模块
3.2.1 天线及信号预处理研究
3.2.2 射频前端芯片的选择
3.2.3 基于 MAX2769 的下变频电路研究
3.3 数字相关通道及导航数据处理模块研究
3.3.1 DSP 芯片介绍
3.3.2 TMS320F28335 与 Flash 的接口设计
3.3.3 JATG 电路设计
3.3.4 串口电路设计
3.3.5 FPGA 接口电路设计
3.4 电源模块分析
3.5 弹载 GPS 接收机 PCB 设计研究
3.6 本章小结
第4章 弹道辅助信号快速捕获算法研究
4.1 参考坐标系介绍
4.1.1 常用空间参考坐标系
4.1.2 坐标系之间的转换
4.1.3 常用弹道参考坐标系及相互关系
4.2 卫星运动轨迹参数的计算
4.2.1 卫星轨道理论
4.2.2 卫星空间位置的计算
4.3 弹道方程的理论与参数计算
4.3.1 弹道理论简介
4.3.2 质点弹道模型的建立
4.3.3 弹道方程的计算
4.4 弹道辅助的信号快捕算法研究及验证
4.4.1 多普勒频移值的获取
4.4.2 改进的外在辅助信号捕获算法
4.4.3 外在辅助的捕获算法验证
4.5 本章小结
第5章 基于 FPGA 的数字相关器研究
5.1 FPGA 基础
5.1.1 FPGA 工作原理及设计流程
5.1.2 FPGA 开发软件及常用语言
5.2 相关通道各功能模块设计及实现
5.2.1 时钟发生器
5.2.2 载波 NCO
5.2.3 伪码 NCO
5.2.4 本地 C/A 码发生器
5.2.5 积分清零器
5.3 数字相关通道的平台验证
5.4 本章小结
6 结束语
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPS软件接收机基带电路设计[J]. 张怡,吴鹏,赵恒斌,马爽. 计算机工程与设计. 2011(02)
[2]GPS软件接收机载波跟踪环的设计实现[J]. 刘高辉,曹家昆. 计算机仿真. 2011(01)
[3]GPS软件接收机信号的快速捕获与跟踪[J]. 刘娣,薄煜明,赵高鹏. 计算机工程. 2010(01)
[4]弹道修正弹药的关键技术和发展趋势[J]. 岳明凯,曲家惠. 飞航导弹. 2009(09)
[5]基于GPSM码相关特性的捕获算法研究[J]. 刘从新,杨建波,刘武刚. 通信对抗. 2009 (01)
[6]GPS软件接收机导航电文提取的研究[J]. 田炳丽,宁春林,丁风雷,李建辉. 通信技术. 2009(03)
[7]GPS软件接收机算法研究[J]. 吴娟丽,关可,王懿娜. 现代电子技术. 2008(22)
[8]GPS软件接收机信号特征分析[J]. 李伟,胡丛玮. 测绘信息与工程. 2008(05)
[9]GPS软件接收机的构建及其精频捕获算法的实现（英文）[J]. 祝雪芬,陈熙源,李滋刚. Journal of Southeast University（English Edition）. 2008(01)
[10]GPS软件接收机结构与仿真实现[J]. 王先毅,孙越强,刘正廷,杜起飞,白伟华. 科学技术与工程. 2007(11)
硕士论文
[1]高动态GPS接收机数控振荡器与捕获算法研究[D]. 武丽静.北京邮电大学 2009
[2]基于FPGA-DSP架构的单频软件GPS接收机的设计与实现[D]. 徐济铭.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2008
[3]GPS软件接收机关键技术研究[D]. 刘俊成.国防科学技术大学 2006
本文编号：3728587
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 弹药发展历程
1.2 研究背景及意义
1.3 全球卫星定位系统发展现状
1.4 论文主要工作及章节安排
第2章 GPS 原理概述
2.1 GPS 系统综述
2.1.1 GPS 系统构成
2.1.2 GPS 信号特征
2.1.3 C/A 码相关性分析
2.1.4 GPS 系统定位原理
2.2 GPS 基带信号处理研究
2.2.1 GPS 信号的捕获
2.2.2 GPS 信号的跟踪
2.2.3 位同步与帧同步
2.2.4 伪距观测量的提取
2.3 接收机基础
2.3.1 接收机的原理及分类
2.3.2 弹载 GPS 接收机特殊性能需求
2.4 本章小结
第3章 弹载 GPS 接收机硬件电路分析
3.1 系统总体规划
3.2 天线及射频前端模块
3.2.1 天线及信号预处理研究
3.2.2 射频前端芯片的选择
3.2.3 基于 MAX2769 的下变频电路研究
3.3 数字相关通道及导航数据处理模块研究
3.3.1 DSP 芯片介绍
3.3.2 TMS320F28335 与 Flash 的接口设计
3.3.3 JATG 电路设计
3.3.4 串口电路设计
3.3.5 FPGA 接口电路设计
3.4 电源模块分析
3.5 弹载 GPS 接收机 PCB 设计研究
3.6 本章小结
第4章 弹道辅助信号快速捕获算法研究
4.1 参考坐标系介绍
4.1.1 常用空间参考坐标系
4.1.2 坐标系之间的转换
4.1.3 常用弹道参考坐标系及相互关系
4.2 卫星运动轨迹参数的计算
4.2.1 卫星轨道理论
4.2.2 卫星空间位置的计算
4.3 弹道方程的理论与参数计算
4.3.1 弹道理论简介
4.3.2 质点弹道模型的建立
4.3.3 弹道方程的计算
4.4 弹道辅助的信号快捕算法研究及验证
4.4.1 多普勒频移值的获取
4.4.2 改进的外在辅助信号捕获算法
4.4.3 外在辅助的捕获算法验证
4.5 本章小结
第5章 基于 FPGA 的数字相关器研究
5.1 FPGA 基础
5.1.1 FPGA 工作原理及设计流程
5.1.2 FPGA 开发软件及常用语言
5.2 相关通道各功能模块设计及实现
5.2.1 时钟发生器
5.2.2 载波 NCO
5.2.3 伪码 NCO
5.2.4 本地 C/A 码发生器
5.2.5 积分清零器
5.3 数字相关通道的平台验证
5.4 本章小结
6 结束语
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPS软件接收机基带电路设计[J]. 张怡,吴鹏,赵恒斌,马爽. 计算机工程与设计. 2011(02)
[2]GPS软件接收机载波跟踪环的设计实现[J]. 刘高辉,曹家昆. 计算机仿真. 2011(01)
[3]GPS软件接收机信号的快速捕获与跟踪[J]. 刘娣,薄煜明,赵高鹏. 计算机工程. 2010(01)
[4]弹道修正弹药的关键技术和发展趋势[J]. 岳明凯,曲家惠. 飞航导弹. 2009(09)
[5]基于GPSM码相关特性的捕获算法研究[J]. 刘从新,杨建波,刘武刚. 通信对抗. 2009 (01)
[6]GPS软件接收机导航电文提取的研究[J]. 田炳丽,宁春林,丁风雷,李建辉. 通信技术. 2009(03)
[7]GPS软件接收机算法研究[J]. 吴娟丽,关可,王懿娜. 现代电子技术. 2008(22)
[8]GPS软件接收机信号特征分析[J]. 李伟,胡丛玮. 测绘信息与工程. 2008(05)
[9]GPS软件接收机的构建及其精频捕获算法的实现（英文）[J]. 祝雪芬,陈熙源,李滋刚. Journal of Southeast University（English Edition）. 2008(01)
[10]GPS软件接收机结构与仿真实现[J]. 王先毅,孙越强,刘正廷,杜起飞,白伟华. 科学技术与工程. 2007(11)
硕士论文
[1]高动态GPS接收机数控振荡器与捕获算法研究[D]. 武丽静.北京邮电大学 2009
[2]基于FPGA-DSP架构的单频软件GPS接收机的设计与实现[D]. 徐济铭.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2008
[3]GPS软件接收机关键技术研究[D]. 刘俊成.国防科学技术大学 2006
本文编号：3728587
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3728587.html
