LOCATA系统关键技术研究及收发机发射模块设计

发布时间：2017-10-23 13:01

  本文关键词：LOCATA系统关键技术研究及收发机发射模块设计

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【摘要】：LOCATA系统是一种新型地基伪卫星定位系统,该系统是由澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)及LOCATA公司共同研发,目前已在多种实验环境下对该系统的性能进行了测试,取得了阶段性的研究成果并在该技术领域申请了多项专利,该定位系统具有定位精度高,可扩展性强,环境适应性好等优点。在GPS等卫星导航系统性能不佳的场景下,例如山谷、隧道、“城市峡谷”、地下停车场等地,LOCATA可作为卫星导航系统的地面增强系统,提升区域内定位服务质量。在对定位精度要求较高的特定区域,如矿井、军事区域等,LOCATA也可独立自主组网,为区域内用户提供高精度定位服务。此外,在商场、写字楼、公寓等楼宇内部,LOCATA也能提供比现有的卫星导航系统更高的室内定位精度。与传统的伪卫星定位系统相比,LOCATA定位系统具有诸多优势,目前,国内对该技术的研究、跟踪还不多见。为此,我们对基于该技术定位原理的原型系统开展了研究。本文对于LOCATA技术的研究则主要集中在发射端以及系统收发机设计等方面,本文的主要工作如下：首先,本文研究了LOCATA系统采用发射分集技术来对抗多径效应的性能。LOCATA系统采用空间-频率组合分集的方式获得了可观的分集增益,本文通过仿真验证了发射分集对于提升信号可用性和降低误码率方面的性能。此外,针对伪卫星收发机(LocataLite)的组网布局及LocataNet中存在的远近效应问题,也进行了分析研究。然后,本文研究了LOCATA系统的时间同步技术——TimeLoc。该技术的关键在于引入了DDS直接频率合成技术来消除各收发机之间内部时钟偏差所造成的影响,本文对TimeLoc技术的研究重点也在于此。本文在研究DDS工作原理的基础上,利用Matlab对其消除不同收发机之间的内部时钟偏差影响进行了仿真验证。接着,本文研究了LOCATA系统收发机LocataLite的系统架构,并提出了一种Locatalite发射模块的设计方案。本文对于LocataLite发射模块的设计分为两个部分。第一部分是基于FPGA的数字信号处理部分,这一部分实现了发射信号的产生和控制,利用FPGA开发平台Xilinx ISE 14.6,对发射基带数字信号的产生进行了设计和仿真。第二部分是射频前端部分,这一部分通过选择适合设计方案的硬件模块来对FPGA产生的基带数字信号进行发射前的后续处理,并通过测试实验验证了硬件模块的性能及设计的正确性。最后,本文对开展的研究工作进行了总结,对今后的工作进行了展望。
【关键词】：LOCATA 发射分集 TimeLoc时间同步技术 LocataLite发射模块设计
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 卫星导航系统研究现状13
• 1.2.2 伪卫星系统研究现状13-14
• 1.2.3 LOCATA系统研究现状14-15
• 1.2.4 国内外研究现状总结15-16
• 1.3 论文研究内容与组织结构16-17
• 第2章 LOCATA定位系统描述17-27
• 2.1 伪卫星定位技术的基本原理17-18
• 2.2 LOCATA——新型的伪卫星定位技术18-24
• 2.2.1 LOCATA工作原理18-19
• 2.2.2 LOCATA工作模式19-20
• 2.2.3 LOCATA版本概要20-22
• 2.2.4 LOCATA信号结构22-24
• 2.3 LOCATA定位算法简介24-26
• 2.3.1 LOCATA载波相位观测方程24-25
• 2.3.2 最小二乘估计法简介25
• 2.3.3 卡尔曼滤波法简介25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 LOCATA系统发射端关键技术研究27-50
• 3.1 发射分集信号可用性研究27-33
• 3.1.1 Okumura传播模型27
• 3.1.2 Okumura-Hata传播模型27-28
• 3.1.3 基于Matlab的发射分集信号可用性仿真28-33
• 3.2 发射分集信号误码率研究33-40
• 3.2.1 基于空间分集的研究及解调数据信号仿真33-35
• 3.2.2 基于频率分集的研究及解调数据信号仿真35-36
• 3.2.3 空间-频率组合分集解调数据信号仿真36-37
• 3.2.4 空间-频率组合分集信号误码率仿真37-40
• 3.3 TimeLoc时间同步技术研究40-45
• 3.3.1 TimeLoc时间同步技术原理41-42
• 3.3.2 DDS直接数字频率合成技术42-44
• 3.3.3 基于Matlab的DDS技术原理仿真及分析44-45
• 3.4 远近效应、组网布局及发射天线研究45-48
• 3.4.1 LOCATA远近效应研究45-46
• 3.4.2 LOCATA组网布局研究46-48
• 3.4.3 LOCATA发射天线研究48
• 3.5 本章小结48-50
• 第4章 LOCATA系统收发机研究及发射模块设计50-75
• 4.1 LOCATA导航电文研究50-54
• 4.1.1 GPS导航电文50-51
• 4.1.2 LOCATA导航电文51-54
• 4.2 LocataLite设计架构及其发射模块设计方案54-55
• 4.3 基于FPGA的LocataLite发射模块设计55-65
• 4.3.1 FPGA开发工具介绍56-57
• 4.3.2 基于FPGA的LocataLite基带数字信号处理57-62
• 4.3.3 仿真结果及分析62-65
• 4.4 LocataLite射频前端设计65-70
• 4.4.1 中频处理/数模转换模块65-68
• 4.4.2 射频混频模块68-70
• 4.5 整体方案测试实验70-74
• 4.5.1 FPGA开发板输出结果检测71-72
• 4.5.2 AD9854模块输出结果检测72-73
• 4.5.3 RFFC2071A模块输出结果检测73-74
• 4.6 本章小结74-75
• 结论75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-82
• 攻读学位期间发表的论文82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘丽哲;沈斌松;;瑞利衰落信道下扩频信号隐分集性能分析[J];无线电通信技术;2013年06期

2 魏艳艳;;Locata——一种新型的定位星座[J];现代导航;2013年06期

3 张玉宝;崔晓伟;;基于载波相位的室内伪卫星定位系统设计方案[J];科学技术与工程;2013年20期

4 何成龙;王W，

本文编号：1083500