基于ARM的弹载双模卫星导航接收机设计与实现

发布时间：2017-04-02 17:13

  本文关键词：基于ARM的弹载双模卫星导航接收机设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：导弹在现代战争中已经得到了广泛的应用,国家研发出自主全天候和高精度弹载的卫星导航接收机显得越来越迫切。同时,ARM芯片拥有低成本、低功耗的特点也得到了越来越广泛的应用。本文介绍一种基于ARM+FPGA构架的弹载双模导航接收机设计与实现方法,同时兼容GPS和BDS以满足全天候的要求以及使用的稳定性。文章主要从理论出发,结合实际项目研发过程,详细研究了弹载接收机的一些特点以及所需算法,包括高动态相关算法,导弹旋转算法,弹载天线相位图模拟。探讨了弹载接收机的捕获算法以及特殊的跟踪环路算法,分析了在实际弹载测试中接收机出现的问题并加以解决和优化,讨论载波相位平滑算法,自主性完好监测算法,多普勒滤波算法的理论分析、方案设计、性能分析以及算法的实现。ARM主要完成信息处理的过程,实现位置、速度、钟差的解算和授时,同时跟踪环路放在FPGA中实现,不同于传统的环路放入ARM中,大大减轻了ARM的运算量。完善导航信号的修正算法,解决加速度条件下的速度误差问题,以及实际气象条件下的位置抖动问题；分析了传统接收机在旋转条件下的误差原因,优化了传统的环路跟踪结构,解决了旋转状态下接收机的定位和测速误差大的问题,以及实现了旋转状态下的信号成功捕获和跟踪；同时,用Spirent模拟源对旋转情况下的天线相位图进行了模拟,验证了接收机使用的稳定性。最后,研制的弹载卫星导航接收机在实际的项目中得到较好的应用。
【关键词】：导弹 卫星接收机 ARM 高动态
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN965.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 国内外发展概况9
• 1.3 研究及实现内容9-10
• 1.4 论文结构10-11
• 第二章 基于ARM的弹载双模卫星导航接收机方案设计11-17
• 2.1 整机方案设计11-13
• 2.1.1 芯片选型12
• 2.1.2 硬件平台设计12
• 2.1.3 接收机技术指标12-13
• 2.1.4 结构尺寸及重量13
• 2.2 信号选择13-14
• 2.3 弹载卫星导航接收机的状态特性14-15
• 2.3.1 高动态14-15
• 2.3.2 自旋态15
• 2.4 弹载卫星导航接收机天线15-17
• 第三章 弹载卫星导航接收机基带信号处理17-39
• 3.1 弹载接收机天线坐标系17-18
• 3.2 弹体旋转对卫星信号的影响18-22
• 3.2.1 多普勒频移的变化18-22
• 3.2.2 载波相位的变化22
• 3.3 信号捕获算法研究22-29
• 3.3.1 几种常见捕获方法23-26
• 3.3.2 弹载接收机捕获方法确定26-29
• 3.4 信号跟踪环路研究29-39
• 3.4.1 载波跟踪环总架构29-30
• 3.4.2 载波跟踪环路方案设计30-32
• 3.4.3 载波跟踪环路基本方案32-33
• 3.4.4 伪码跟踪环33-34
• 3.4.5 弹载跟踪环路进一步改进34-39
• 第四章 弹载卫星导航接收机导航解算处理39-57
• 4.1 程序整体流程设计39-40
• 4.2 多普勒滤波算法40-43
• 4.2.1 滤波器设计40-41
• 4.2.2 算法验证分析41-43
• 4.3 改进型自主正直性监测算法43-50
• 4.3.1 加权最小二乘残差法分析44-47
• 4.3.2 改进加权最小二乘残差法47-48
• 4.3.3 算法验证48-50
• 4.4 对流层模型研究50-57
• 4.4.1 弹载导航接收机的对流层模型选择50-52
• 4.4.2 算法实现和数据分析52-55
• 4.4.3 算法的实际项目应用55-57
• 第五章 结果与结论57-62
• 5.1 课题成果57-61
• 5.2 课题总结及展望61-62
• 参考文献62-65
• 在学期间的研究成果65-66
• 致谢66

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