北斗导航接收机信号捕获技术研究与实现

发布时间：2020-02-25 22:27

【摘要】：随着我国自主研制的“北斗二代”卫星导航系统成功投入运营,用户设备部分即北斗卫星导航接收机的研制也蓬勃发展,其中信号捕获是接收机研制过程中重要的一步。目前信号捕获技术的研究主要集中于提高对GPS卫星信号捕获速度方面,然而“北斗二代”B1I信号比特极性翻转频繁的特性和特殊的调制解调方式,使得针对GPS卫星信号设计的传统捕获算法无法直接应用于北斗导航接收机中,因此研究适用于“北斗二代”B1I信号的捕获技术对于北斗导航接收机的发展具有重要意义。论文对“北斗二代”卫星导航系统的整体架构和采用的新型调制解调技术进行了分析和研究,着重研究了“北斗二代”卫星信号的结构和特性并进行了仿真验证,针对“北斗二代”B1I信号进行了二次编码导致比特极性翻转频繁影响捕获结果的问题,设计了在相关值计算过程中短时间相关累积的方法来避免二次编码对捕获的影响。在研究了卫星信号捕获原理和传统时域串行相关捕获算法的基础上,针对该捕获速度较慢的问题,论文设计了适用于“北斗二代”B1I卫星信号的时域并行搜索捕获算法,并对该算法进行性能分析和实验验证,实验结果显示该算法的平均捕获时间为1.31s,其捕获速度更快、性能更优。结合离散傅里叶变换可以将时域信号转换到频域的特点,在载波多普勒搜索过程中,通过分析卫星信号经过离散傅里叶变换后的频谱特性得到载波多普勒估计值,结合硬件资源消耗和离散傅里叶变换的快速算法,论文设计了频域并行码相位分段相关搜索捕获算法,以软件接收机的形式通过捕获实验验证了该算法的正确性和快速性。论文在FPGA+DSP的导航接收机开发平台上实现了时域并行捕获算法,并使用“北斗二代”卫星信号模拟器产生的模拟信号作为输入,对捕获系统进行性能测试,验证了硬件设计的正确性,实现了对“北斗二代”B1I信号的较快速捕获。
【图文】：

示意图,北斗,空间段,导航系统

需要进行定位时必须发出信号的有源定位模式更隐蔽性的军事领域之中。和科研能力的大步提升，“北斗一代”卫星导航系劣势越发明显。为了能够早日实现全球卫星导航 4 月，我国发射了第一颗二代北斗导航卫星，标临[13]。2012 年 12 月正式发布了《北斗卫星导航I（1.0 版）》，至此，定位精度 10m、测速精度 0.2系统正式为用户提供定位、导航、授时和短文播报开服务性能规范（1.0 版）》和《北斗系统空间信文件的公布，“北斗二代”卫星导航系统的定位精 ~180 ，北纬55 ~南纬55 。2016 年 6 月 12 日 2在西昌卫星发射中心发射，完成在轨测试、入网正式为用户提供服务[14]。第二十三颗北斗导航卫，同时进一步提高了该导航系统的系统可靠性，增导航事业正在向“更快、更高、更强”的目标大步

示意图,北斗,卫星信号,传输过程

二代”卫星信号与 GPS 卫星信号的主要区别包括以下三个方面：二者采信号结构不同；“北斗二代”卫星信号还进行了二次编码。这三方面法直接应用于“北斗二代”卫星信号的原因，本章针对这三个方面对“开研究。斗二代”导航系统中的 QPSK 调制技术二代”卫星导航系统播发 B1、B2 和 B3 三个频点的信号，其中 B1 信位服务，，B1 频段信号包括 I（同相）、Q（正交相）两个支路。论文研的 I 支路即开放服务支路，由于 Q 支路是授权服务支路，不在论文研星导航系统播发的 B1I 信号的载波频率为 1561.098MHz，采用的复)。正交相移键控(QPSK)调制技术的信息速率和频谱效率是二相相移键倍[31]，并且其需要的信道带宽更小，所以“北斗二代”卫星导航系统。信号捕获过程中的解调过程需要根据 QPSK 调制技术的特点进行设PSK 调制技术。“北斗二代”卫星导航系统信号的传输过程如图 2.1 所
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN967.1

【参考文献】