卫星导航新体制信号跟踪技术研究与实现

发布时间：2017-05-24 05:06

  本文关键词：卫星导航新体制信号跟踪技术研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着卫星导航事业的蓬勃发展，卫星导航定位系统在高科技战争和日常生活中发挥着越来越重要的作用。近年来各国纷纷开发自己的卫星导航系统，原本就并不宽裕的导航信号频段显得越来越拥挤。新一代卫星导航系统也对定位精度、抗干扰、抗多径、灵敏度等指标提出了更高的要求，为此提出了新的调制方式、新的导频信号和新的复用技术。新体制信号在带来了更高性能的同时也提升了接收机设备的设计复杂度。因此，研究卫星导航新体制信号跟踪技术，对新一代卫星导航接收机的发展有着很高的理论价值和重要的实际意义。 本文围绕卫星导航系统新体制信号跟踪技术这一核心问题展开研究，基于MATLAB平台对新体制信号调制方式和跟踪技术进行仿真和分析；在此基础上，设计兼容新旧体制的信号跟踪配置方案；搭建了基于FPGA的新体制信号接收机平台，实现了新体制信号跟踪技术；并完成了跟踪性能指标的测试分析。 本文的主要研究工作概述如下： （1）分析归纳了目前国内外卫星导航系统的发展现状，系统论述了BOC、MBOC、AltBOC等新体制信号的调制原理，重点针对目前常见的几种新体制信号跟踪方法，从信号能量损失、算法复杂度、适用性和跟踪性能方面进行了仿真分析和比较。 （2）依据理论分析和仿真结果，设计了兼容新旧体制信号的跟踪技术配置方案。给出了方案的总体设计框图和针对不同体制信号兼容跟踪模式的通道结构图。 （3）基于FPGA完成了新体制信号跟踪技术的硬件实现，给出了基于硬件描述语言的相关通道模块结构图和基于NiosII软核处理器的C语言软件程序流程图，将跟踪模块应用于新体制信号接收机，完成了多系统兼容互操作接收机项目的研制。 （4）搭建了新体制信号接收机测试平台，测试了新体制信号跟踪技术的运行效果和性能指标，验证了该设计的实用性。
【关键词】：卫星导航接收机 新体制信号 跟踪 BOC FPGA
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN96.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 图目录11-14
• 表目录14-15
• 第1章 绪论15-25
• 1.1 论文研究背景和意义15-16
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势16-23
• 1.2.1 新体制信号发展概况16-20
• 1.2.2 BOC 信号无模糊跟踪技术研究现状20-21
• 1.2.3 MBOC 和 AltBOC 信号跟踪技术研究现状21-22
• 1.2.4 新体制信号接收机研究现状22-23
• 1.3 主要研究内容23-24
• 1.4 本文结构安排24-25
• 第2章 卫星导航信号及其跟踪技术25-49
• 2.1 传统卫星导航信号25-26
• 2.2 新体制卫星导航信号26-39
• 2.2.1 北斗 B1C/GPS-L1C/Galileo-E1 频点 BOC(1,1)调制信号26-30
• 2.2.2 北斗 B1C/GPS-L1C/Galileo-E1 频点 MBOC 调制信号30-33
• 2.2.3 GPS-L2C 频点 TDDM-BPSK 调制信号33
• 2.2.4 GPS-L5 频点 QPSK 调制信号33-34
• 2.2.5 北斗 B2ab/Galileo-E5 频点 AltBOC 调制信号34-37
• 2.2.6 北斗 B3C/Galileo-E6 频点高阶 BOC 调制信号37-39
• 2.3 传统卫星导航信号跟踪环路39-42
• 2.3.1 载波跟踪环40-41
• 2.3.2 码跟踪环41-42
• 2.4 新体制信号跟踪技术42-48
• 2.4.1 BOC 信号跟踪技术42-46
• 2.4.2 MBOC 信号跟踪技术46-48
• 2.4.3 AltBOC 信号跟踪技术48
• 2.5 本章小结48-49
• 第3章 新体制信号跟踪技术仿真与设计49-70
• 3.1 新体制信号跟踪技术仿真研究49-59
• 3.1.1 BOC 调制跟踪仿真分析49-54
• 3.1.2 MBOC 调制跟踪仿真分析54-57
• 3.1.3 AltBOC/QPSK/TDDM-BPSK 调制跟踪仿真分析57-59
• 3.2 新体制信号兼容跟踪技术设计59-69
• 3.2.1 总体设计59-60
• 3.2.2 跟踪模式配置方案60-69
• 3.3 本章小结69-70
• 第4章 新体制信号跟踪技术 FPGA 实现70-93
• 4.1 新体制信号接收机平台70-71
• 4.2 基于 FPGA 的新体制信号兼容跟踪技术总体架构71-72
• 4.3 兼容相关通道的 FPGA 实现72-80
• 4.3.1 相关通道模块顶层设计72-73
• 4.3.2 载波产生模块设计73
• 4.3.3 扩频码产生模块设计73-76
• 4.3.4 副载波产生模块设计76-77
• 4.3.5 可变相关间距移位寄存器模块设计77-79
• 4.3.6 相关器和累加器模块设计79-80
• 4.4 兼容环路控制软件设计与实现80-89
• 4.4.1 环路控制的总体流程80-82
• 4.4.2 码细搜控制82-84
• 4.4.3 锁频环控制84-85
• 4.4.4 锁相环控制85-87
• 4.4.5 码环优化控制87-88
• 4.4.6 稳定跟踪控制88-89
• 4.5 新体制信号跟踪技术 FPGA 仿真与调试验证89-92
• 4.6 本章小结92-93
• 第5章 新体制信号跟踪技术性能测试93-102
• 5.1 新体制信号跟踪技术调试平台93-94
• 5.2 新体制信号跟踪技术运行测试94-97
• 5.2.1 通道跟踪结果94-95
• 5.2.2 跟踪定位结果输出95-97
• 5.3 新体制信号跟踪技术性能测试97-101
• 5.3.1 测试连接框图97
• 5.3.2 跟踪通道数测试结果97-98
• 5.3.3 跟踪信号类型测试结果98
• 5.3.4 伪距精度测试结果98-99
• 5.3.5 载波相位精度测试结果99-100
• 5.3.6 多普勒精度测试结果100-101
• 5.4 本章小结101-102
• 第6章 总结与展望102-104
• 参考文献104-109
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单109-110
• 致谢110

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：389853