高灵敏度GNSS接收机捕获技术研究及FPGA实现

发布时间：2017-04-30 10:13

  本文关键词：高灵敏度GNSS接收机捕获技术研究及FPGA实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国科技的进步和经济的发展,全球导航卫星系统(GNSS)的应用已从专业的军用领域扩展到了普通的民用领域,而在复杂环境下的应用需求引发了近年来人们对高灵敏度接收机技术的研究热潮。高灵敏度捕获技术的核心在于即使在复杂环境下接收机也能够捕获到微弱信号。 本文针对GNSS接收机的捕获关键技术进行了研究,提出了改进灵敏度的方案,并通过仿真实验验证方案的可行性,最后对捕获系统的FPGA工程进行了实现。本文的主要研究内容如下： (1)对GNSS的系统构成做了总体介绍；从卫星信号发射的源端分析了卫星信号的结构特征,并阐述了接收机的通信原理；详细描述了GNSS接收机软硬件架构及主要功能模块。 (2)研究了接收机捕获原理,提出了一种可以实现时频二维搜索的捕获算法“多段匹配滤波器+FFT”架构的捕获算法,并对该算法的捕获性能、检测判决策略、捕获的相关参数以及各个模块的功能做了详尽的分析。同时,给出了捕获模块的对外接口。 (3)研究了提高接收机灵敏度的方法,并对现有算法中的降采样、非相关累加做了改进,提出了半码片策略、降采样CIC滤波器以及差分相关累加的方法,使灵敏度有1-2dB的提高。 (4)针对捕获模块数控振荡器以及时频二维搜索列出了FPGA的工程实现方案,并对捕获模块的设计采用了软硬件协同仿真的方法进行验证,最后介绍了我们自己设计的GNSS接收机显控交互界面。
【关键词】：GNSS接收机 捕获 高灵敏度 CIC滤波器 FPGA设计
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN965.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 GNSS简介9-11
• 1.1.1 GPS系统9-10
• 1.1.2 GLONASS系统10
• 1.1.3 GALILEO系统10
• 1.1.4 北斗系统10-11
• 1.2 课题研究背景与意义11
• 1.3 论文的主要内容与结构安排11-12
• 1.4 本章小结12-13
• 第二章 GNSS系统原理及接收机设计13-27
• 2.1 GNSS系统构成13-14
• 2.2 GNSS-GPS信号的结构14-19
• 2.2.1 载波信号15
• 2.2.2 伪随机码15-18
• 2.2.3 导航电文18-19
• 2.3 接收机扩频通信原理19-20
• 2.4 GNSS接收机的设计20-26
• 2.4.1 接收机硬件架构21-22
• 2.4.2 接收机软件架构22-23
• 2.4.3 接收机主要功能模块23-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 GNSS接收机捕获技术研究27-43
• 3.1 GNSS接收机捕获原理27-29
• 3.2 接收机捕获策略与性能分析29-39
• 3.2.1 时频二维搜索30-33
• 3.2.2 捕获检测判决策略33-35
• 3.2.3 捕获性能分析35-38
• 3.2.4 捕获相关参数分析38-39
• 3.3 捕获模块架构及硬件接口39-42
• 3.3.1 捕获模块架构39-41
• 3.3.2 捕获硬件接口41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 高灵敏度捕获技术研究43-55
• 4.1 接收机灵敏度的概念43-44
• 4.2 微弱信号的捕获44-47
• 4.2.1 相干累加法44-45
• 4.2.2 非相干累加法45-47
• 4.2.3 大块相关器的设计47
• 4.3 改进捕获灵敏度的方法47-54
• 4.3.1 降采样CIC滤波器47-50
• 4.3.2 半码片策略50-53
• 4.3.3 差分相干累加53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 捕获模块的FPGA设计与仿真55-65
• 5.1 FPGA设计方法55-57
• 5.1.1 FPGA简介55
• 5.1.2 FPGA设计流程55-56
• 5.1.3 VHDL语言56
• 5.1.4 FPGA开发平台56-57
• 5.2 捕获模块的FPGA实现57-60
• 5.2.1 捕获模块的设计流程57-58
• 5.2.2 数控振荡器的设计58-59
• 5.2.3 时频二维并行搜索设计59-60
• 5.3 捕获模块的软硬件协同仿真60-64
• 5.4 GNSS接收机显控交互界面64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 沈锋;中短波扩频导航接收机信号同步方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

2 姜毅;GNSS接收机高性能跟踪与捕获环路算法研究[D];大连海事大学;2010年

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本文编号：336668