北斗二代导航信号捕获和跟踪算法研究与实现
发布时间：2021-04-21 08:08
随着我国北斗卫星导航系统的快速发展,接收机技术尤其是基带信号处理算法的研究成为发展导航系统应用方面的关键。在了解北斗卫星信号体制格式后,对北斗接收机基带信号核心算法包括捕获和跟踪算法进行深入研究。文中首先详细研究了捕获算法,讨论了串行时域搜索算法、并行频率搜索算法和基于FFT的并行码相位搜索算法,并对经典的FFT算法进行仿真实现。针对传统捕获方法在效率或运算量上存在的弊端,研究了基于PMF-FFT的改进捕获算法,运用“部分匹配滤波+快速傅里叶变换”的方案,增大码相位搜索步进量,对信号分段叠加后进行处理,根据实测信号处理结果可得,改进算法在复杂度和运算量上均得到优化,提高了接收机的效率。在对信号进行成功捕获后,本课题继续讨论了跟踪算法,按照系统的设计结构,将跟踪环路分为了载波跟踪环和码跟踪环两部分并分别进行了研究。在载波跟踪环设计中,首先介绍了锁相环和科斯塔斯环技术,采用锁频环辅助锁相环的思想完成载波跟踪;在码环设计中,利用延迟锁定环技术进行搭建,通过对超前码、即时码、滞后码的相干积分处理,实现伪码跟踪。最后,将步进相关捕获算法在FPGA上进行仿真实现,利用FPGA并行处理的特点,增加相...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 卫星导航系统概述
1.2 导航接收机技术研究意义与发展现状
1.2.1 导航接收机研究意义
1.2.2 课题国内外研究现状
1.3 论文研究内容与结构安排
1.4 本章小结
第2章 北斗卫星导航定位原理及信号格式
2.1 北斗二代卫星导航系统定位原理
2.2 北斗卫星导航系统信号格式
2.3 北斗二代B1信号载波及多普勒频移
2.4 北斗二代B1信号伪码
2.5 本章小结
第3章 北斗接收机基带信号捕获算法研究
3.1 北斗信号捕获的基本概念
3.2 传统的串行捕获算法
3.3 基于FFT的并行捕获算法
3.3.1 并行频率捕获算法
3.3.2 并行码相位捕获算法
3.4 基于PMF-FFT的改进捕获算法
3.5 本章小结
第4章 北斗接收机基带信号跟踪算法研究
4.1 载波跟踪环
4.1.1 锁相环
4.1.2 Costas环
4.2 码跟踪环
4.3 跟踪环路设计与仿真结果
4.4 本章小结
第5章 北斗B1信号步进相关捕获的FPGA实现
5.1 FPGA设计
5.2 捕获算法描述与流程设计
5.3 捕获算法实现
5.3.1 载波NCO模块设计
5.3.2 码NCO模块设计
5.3.3 运算单元模块设计
5.4 捕获算法FPGA仿真结果与分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国北斗步入全球组网新时代[J]. 任峰. 中国设备工程. 2017(22)
[2]北斗二代B1信号载波精频捕获算法[J]. 王尔申,胡志明,李玉峰,曲萍萍,庞涛. 沈阳航空航天大学学报. 2017(01)
[3]一种卫星导航信号码跟踪环优化算法[J]. 李基武,符强,孙希延,纪元法. 计算机仿真. 2017(01)
[4]精度改进的B1频点快速捕获算法及FPGA实现[J]. 胡铁乔,韩煜昕,杨焕芹. 中国民航大学学报. 2016(06)
[5]北斗二代信号精频捕获算法研究[J]. 王尔申,胡志明,雷虹,姜毅,徐宏伟. 电光与控制. 2016(12)
[6]浅谈北斗导航卫星定位系统现状、发展及应用[J]. 冯素园. 通讯世界. 2016(17)
[7]微弱扩频信号捕获的积分时间延拓技术[J]. 刘田,周文涛,陈晓萍,胡建平. 电讯技术. 2016(05)
[8]北斗B1I信号的捕获算法[J]. 王丽黎,杨阳. 计算机系统应用. 2016(03)
[9]北斗信号快速捕获研究与仿真[J]. 李世光,毛新凯,杨军,王伟. 计算机仿真. 2015(04)
[10]北斗导航系统B1频点弱信号捕获技术研究[J]. 王凤娇,陈伟,吴迪. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2014(06)
硕士论文
[1]北斗导航接收机信号完整性研究与设计[D]. 张毅.南京航空航天大学 2017
[2]基于FPGA的北斗信号捕获方法研究与实现[D]. 罗慕尧.湖南大学 2016
[3]北斗二代导航接收机基带信号处理算法研究[D]. 戴萌萌.沈阳航空航天大学 2016
[4]BDS/GPS软件接收机定位解算算法研究与实现[D]. 吴华龙.太原理工大学 2014
[5]基于Matlab的北斗二代B1频点软件接收机研究与实现[D]. 董俊杰.长安大学 2014
[6]北斗二号导航弱信号捕获算法研究[D]. 刘远.重庆大学 2014
[7]北斗接收机捕获跟踪算法的设计与实现[D]. 王冰.西安电子科技大学 2014
[8]基于匹配滤波器与FFT的扩频码快速捕获算法研究[D]. 袁昱.哈尔滨工业大学 2013
[9]北斗二代接收机基带信号处理算法研究[D]. 冯瑞.武汉理工大学 2013
[10]基于PMF-FFT的高动态扩频信号快速捕获算法研究与实现[D]. 倪媛媛.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2013
本文编号：3151398
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 卫星导航系统概述
1.2 导航接收机技术研究意义与发展现状
1.2.1 导航接收机研究意义
1.2.2 课题国内外研究现状
1.3 论文研究内容与结构安排
1.4 本章小结
第2章 北斗卫星导航定位原理及信号格式
2.1 北斗二代卫星导航系统定位原理
2.2 北斗卫星导航系统信号格式
2.3 北斗二代B1信号载波及多普勒频移
2.4 北斗二代B1信号伪码
2.5 本章小结
第3章 北斗接收机基带信号捕获算法研究
3.1 北斗信号捕获的基本概念
3.2 传统的串行捕获算法
3.3 基于FFT的并行捕获算法
3.3.1 并行频率捕获算法
3.3.2 并行码相位捕获算法
3.4 基于PMF-FFT的改进捕获算法
3.5 本章小结
第4章 北斗接收机基带信号跟踪算法研究
4.1 载波跟踪环
4.1.1 锁相环
4.1.2 Costas环
4.2 码跟踪环
4.3 跟踪环路设计与仿真结果
4.4 本章小结
第5章 北斗B1信号步进相关捕获的FPGA实现
5.1 FPGA设计
5.2 捕获算法描述与流程设计
5.3 捕获算法实现
5.3.1 载波NCO模块设计
5.3.2 码NCO模块设计
5.3.3 运算单元模块设计
5.4 捕获算法FPGA仿真结果与分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国北斗步入全球组网新时代[J]. 任峰. 中国设备工程. 2017(22)
[2]北斗二代B1信号载波精频捕获算法[J]. 王尔申,胡志明,李玉峰,曲萍萍,庞涛. 沈阳航空航天大学学报. 2017(01)
[3]一种卫星导航信号码跟踪环优化算法[J]. 李基武,符强,孙希延,纪元法. 计算机仿真. 2017(01)
[4]精度改进的B1频点快速捕获算法及FPGA实现[J]. 胡铁乔,韩煜昕,杨焕芹. 中国民航大学学报. 2016(06)
[5]北斗二代信号精频捕获算法研究[J]. 王尔申,胡志明,雷虹,姜毅,徐宏伟. 电光与控制. 2016(12)
[6]浅谈北斗导航卫星定位系统现状、发展及应用[J]. 冯素园. 通讯世界. 2016(17)
[7]微弱扩频信号捕获的积分时间延拓技术[J]. 刘田,周文涛,陈晓萍,胡建平. 电讯技术. 2016(05)
[8]北斗B1I信号的捕获算法[J]. 王丽黎,杨阳. 计算机系统应用. 2016(03)
[9]北斗信号快速捕获研究与仿真[J]. 李世光,毛新凯,杨军,王伟. 计算机仿真. 2015(04)
[10]北斗导航系统B1频点弱信号捕获技术研究[J]. 王凤娇,陈伟,吴迪. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2014(06)
硕士论文
[1]北斗导航接收机信号完整性研究与设计[D]. 张毅.南京航空航天大学 2017
[2]基于FPGA的北斗信号捕获方法研究与实现[D]. 罗慕尧.湖南大学 2016
[3]北斗二代导航接收机基带信号处理算法研究[D]. 戴萌萌.沈阳航空航天大学 2016
[4]BDS/GPS软件接收机定位解算算法研究与实现[D]. 吴华龙.太原理工大学 2014
[5]基于Matlab的北斗二代B1频点软件接收机研究与实现[D]. 董俊杰.长安大学 2014
[6]北斗二号导航弱信号捕获算法研究[D]. 刘远.重庆大学 2014
[7]北斗接收机捕获跟踪算法的设计与实现[D]. 王冰.西安电子科技大学 2014
[8]基于匹配滤波器与FFT的扩频码快速捕获算法研究[D]. 袁昱.哈尔滨工业大学 2013
[9]北斗二代接收机基带信号处理算法研究[D]. 冯瑞.武汉理工大学 2013
[10]基于PMF-FFT的高动态扩频信号快速捕获算法研究与实现[D]. 倪媛媛.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2013
本文编号：3151398
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