北斗B1频点信号捕获算法研究与实现

发布时间：2024-02-28 00:35

　　随着我国北斗卫星导航系统成功投入使用,对北斗导航接收机的研制需求也越发迫切。信号捕获是北斗系统导航接收机的关键技术,导航接收机所使用的捕获算法直接决定了导航接收机性能,对捕获算法的研究具有重要的意义。本文主要研究北斗信号捕获算法,并对北斗卫星信号捕获模块进行实现。在本文的研究过程中,首先介绍了卫星导航原理和北斗卫星导航系统B1频点信号结构,分析了伪随机码的相关特性和导航电文的构成。在此基础上对信号捕获原理进行了研究,详细分析了基于匹配滤波器的信号捕获算法、基于FFT的信号捕获算法、PMF-FFT(Partial Matched Filters combined with FFT)算法等卫星信号捕获算法,并通过Matlab仿真分析了上述三种算法的性能。其次,本文讨论了导航电文比特翻转对信号捕获的影响,通过仿真证明上述三种传统算法对存在比特翻转的信号捕获效果不理想。针对比特翻转影响捕获性能的问题,本文提出了两种改进算法。第一种算法对基于匹配滤波器的捕获算法进行了改进,是一种基于码相位与多普勒频率分离的信号捕获算法,该算法利用延迟差分运算和伪随机码的双极性分别对信号进行处理,消除了比特翻转带...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究主要内容及论文安排
第2章 北斗导航系统理论基础
    2.1 扩频通信理论
        2.1.1 扩频通信基本概念
        2.1.2 扩频通信的特点
        2.1.3 直接序列扩频系统
    2.2 北斗卫星导航系统
        2.2.1 北斗系统结构
        2.2.2 北斗系统定位几何原理
    2.3 北斗信号结构
        2.3.1 北斗信号数学模型
        2.3.2 测距码
        2.3.3 北斗二次编码
        2.3.4 北斗导航电文
    2.4 本章小结
第3章 北斗信号捕获相关技术
    3.1 北斗信号捕获基本概念
    3.2 伪随机码的相关性
    3.3 信号捕获基本模型
        3.3.1 线性搜索
        3.3.2 并行频率搜索
        3.3.3 并行码相位搜索
    3.4 基于匹配滤波器的捕获算法
        3.4.1 基于匹配滤波器的捕获算法基本原理
        3.4.2 基于匹配滤波器的捕获算法仿真
    3.5 基于FFT的捕获算法
        3.5.1 基于FFT的捕获算法基本原理
        3.5.2 基于FFT的捕获算法算法仿真
    3.6 短时相关匹配滤波器与FFT结合的捕获算法
        3.6.1 PMF-FFT算法基本原理
        3.6.2 PMF-FFT算法仿真
    3.7 本章小结
第4章 北斗信号捕获算法研究
    4.1 北斗捕获算法的性能指标
        4.1.1 捕获门限
        4.1.2 捕获概率
        4.1.3 比特翻转的影响
    4.2 基于伪码与多普勒频率分离的捕获算法
        4.2.1 基于伪码与多普勒频率分离算法的基本原理
        4.2.2 基于伪码与多普勒频率分离算法仿真
    4.3 基于比特分段补偿的信号捕获算法
        4.3.1 基于比特分段补偿算法的基本原理
        4.3.2 基于比特分段补偿算法仿真
    4.4 算法性能分析及对比
    4.5 本章小结
第5章 基于比特分段补偿捕获算法的设计与实现
    5.1 FPGA介绍与设计流程
    5.2 捕获算法各模块的设计
        5.2.1 载波NCO模块
        5.2.2 数字混频模块
        5.2.3 本地伪随机码产生模块
        5.2.4 补偿符号产生模块
        5.2.5 相关累加模块
    5.3 系统整体测试
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3913203