GPS/BDS双模接收机捕获算法的研究与实现
发布时间：2020-12-07 13:43
目前,全球导航卫星定位系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）在各个领域内得到了广泛的使用,各国开始研制自己的全球导航卫星系统以满足各方面的需求。同时,由于多模导航系统抗干扰性强、兼容性强、定位精度高,因此多模接收机的研制成为近年来的研究热点。本文针对双模GPS/BDS接收机进行研究,主要是为了解决多模接收机在弱信号环境下的捕获问题,保证接收机在不同场景下的可用性。本文研究双模接收机的捕获算法,并基于ISE用Verilog语言将其在FPGA上实现。分析了三种常用的捕获算法,包括匹配滤波器算法、FFT循环相关算法和部分匹配滤波器与FFT相结合（PMF-FFT）的捕获算法。通过比较各算法的优缺点确定采用基于PMF-FFT并结合了相干累加和非相干累加的算法,满足了不同体制信号之间的兼容,实现了GPS L1 C/A信号和BDS B1信号均可捕获。根据FPGA硬件资源的具体情况完成捕获的设计,介绍了捕获模块的组成,并对各个子模块的实现进行了叙述和仿真。测试结果显示,该算法可以捕获到载噪比为29dB-Hz的GPS信号、32dB-Hz的BDS信号,捕获时...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容及结构安排
2 GPS/BDS接收机系统和信号特性
2.1 GPS与BDS系统介绍
2.1.1 GPS系统介绍
2.1.2 BDS系统介绍
2.2 GPS与BDS信号特性
2.2.1 GPS信号特性
2.2.2 BDS信号特性
2.3 GPS与BDS信号功率
2.4 GPS与BDS的多普勒效应
2.5 GPS与BDS的电文结构
2.5.1 GPS电文结构
2.5.2 BDS电文结构
2.6 本章小结
3 GPS/BDS双模捕获算法技术研究
3.1 捕获算法的基本原理
3.1.1 相干累加
3.1.2 非相干累加
3.1.3 虚警概率和发现概率
3.2 捕获算法分析
3.2.1 匹配滤波器算法
3.2.2 FFT并行相关算法
3.2.3 部分匹配滤波和FFT结合的捕获算法
3.2.3.1 PMF-FFT算法的性能分析
3.2.3.2 PMF-FFT算法的检验量分析
3.2.3.3 PMF-FFT算法的改进
3.2.4 几种捕获方法的比较
3.2.5 MATLAB对捕获算法的仿真结果
3.3 本章小结
4 GPS/BDS双模捕获算法的硬件设计
4.1 硬件设计
4.2 FPGA中捕获主要模块
4.2.1 本地载波和下变频
4.2.2 伪码生成环节
4.2.3 低通滤波模块
4.2.4 部分匹配滤波器模块
4.2.5 FFT模块
4.3 FPGA资源消耗分析
4.4 功能模块仿真
4.4.1 伪码生成模块
4.4.2 信号处理模块
4.4.3 PMF-FFT模块
4.5 本章小结
5 捕获算法性能测试与验证
5.1 测试方法与构建
5.2 测试结果与分析
5.3 本章小结
6 总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]BD/GPS双模卫星通用导航模块的设计与实现[J]. 龚江昆,达风. 四川兵工学报. 2015(06)
[2]国外卫星导航应用产业发展研究[J]. 刘春保. 卫星应用. 2015(02)
[3]北斗非GEO卫星信号码并行捕获[J]. 许良备,应忍冬,陈新,刘佩林,赵毅. 测绘通报. 2014(09)
[4]北斗系统信号NH码处理方法研究[J]. 夏长峰,刘党辉,金东阳. 导航定位学报. 2014(03)
[5]全球导航卫星系统市场报告[J]. 席欢,张永红. 卫星应用. 2014(04)
[6]基于FPGA的北斗卫星信号快速捕获[J]. 陈雪峰,刘洋. 无线电工程. 2014(03)
[7]北斗MEO/IGSO卫星B1频点信号捕获方法研究[J]. 史向男,巴晓辉,陈杰. 国外电子测量技术. 2013(04)
[8]高灵敏度GPS软件接收机捕获算法[J]. 魏玲玲,范胜林,王顺亮,刘建业. 指挥控制与仿真. 2012(05)
[9]GPS/GLONASS接收机信号捕获及其仿真[J]. 刘毓,邹星. 计算机工程与应用. 2011(01)
[10]GNSS软件接收机新型高灵敏度捕获算法及实现[J]. 祝雪芬,陈熙源,涂刚毅,李滋刚. 系统工程与电子技术. 2009(09)
博士论文
[1]高灵敏度GPS/Galileo双模导航接收机的研究与开发[D]. 刘海涛.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]GPS/BD双模接收机捕获跟踪算法研究及实现[D]. 徐晓波.西安科技大学 2013
[2]微弱GPS/北斗基带信号捕获研究与实现[D]. 陈庆.暨南大学 2013
[3]基于PMF-FFT的高动态扩频信号快速捕获算法研究与实现[D]. 倪媛媛.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2013
[4]FFT与串行相关相结合的GPS捕获方法及FPGA实现[D]. 宋锐.大连理工大学 2013
[5]北斗B1 QPSK中频信号优化捕获与跟踪技术研究[D]. 黄隽祎.南京航空航天大学 2013
[6]GPS/BD双模卫星信号模拟器的数字信号实现[D]. 李晓敏.北京邮电大学 2013
[7]GNSS软件接收机捕获与跟踪技术研究[D]. 辛富国.西安电子科技大学 2011
[8]高动态GPS/BD-2软件接收机关键技术及其验证平台的设计与实现——锁相环及快速捕获方法的研究[D]. 刘华东.北京邮电大学 2010
[9]高灵敏度GNSS捕获技术研究[D]. 侯维玮.浙江大学 2010
本文编号：2903358
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容及结构安排
2 GPS/BDS接收机系统和信号特性
2.1 GPS与BDS系统介绍
2.1.1 GPS系统介绍
2.1.2 BDS系统介绍
2.2 GPS与BDS信号特性
2.2.1 GPS信号特性
2.2.2 BDS信号特性
2.3 GPS与BDS信号功率
2.4 GPS与BDS的多普勒效应
2.5 GPS与BDS的电文结构
2.5.1 GPS电文结构
2.5.2 BDS电文结构
2.6 本章小结
3 GPS/BDS双模捕获算法技术研究
3.1 捕获算法的基本原理
3.1.1 相干累加
3.1.2 非相干累加
3.1.3 虚警概率和发现概率
3.2 捕获算法分析
3.2.1 匹配滤波器算法
3.2.2 FFT并行相关算法
3.2.3 部分匹配滤波和FFT结合的捕获算法
3.2.3.1 PMF-FFT算法的性能分析
3.2.3.2 PMF-FFT算法的检验量分析
3.2.3.3 PMF-FFT算法的改进
3.2.4 几种捕获方法的比较
3.2.5 MATLAB对捕获算法的仿真结果
3.3 本章小结
4 GPS/BDS双模捕获算法的硬件设计
4.1 硬件设计
4.2 FPGA中捕获主要模块
4.2.1 本地载波和下变频
4.2.2 伪码生成环节
4.2.3 低通滤波模块
4.2.4 部分匹配滤波器模块
4.2.5 FFT模块
4.3 FPGA资源消耗分析
4.4 功能模块仿真
4.4.1 伪码生成模块
4.4.2 信号处理模块
4.4.3 PMF-FFT模块
4.5 本章小结
5 捕获算法性能测试与验证
5.1 测试方法与构建
5.2 测试结果与分析
5.3 本章小结
6 总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]BD/GPS双模卫星通用导航模块的设计与实现[J]. 龚江昆,达风. 四川兵工学报. 2015(06)
[2]国外卫星导航应用产业发展研究[J]. 刘春保. 卫星应用. 2015(02)
[3]北斗非GEO卫星信号码并行捕获[J]. 许良备,应忍冬,陈新,刘佩林,赵毅. 测绘通报. 2014(09)
[4]北斗系统信号NH码处理方法研究[J]. 夏长峰,刘党辉,金东阳. 导航定位学报. 2014(03)
[5]全球导航卫星系统市场报告[J]. 席欢,张永红. 卫星应用. 2014(04)
[6]基于FPGA的北斗卫星信号快速捕获[J]. 陈雪峰,刘洋. 无线电工程. 2014(03)
[7]北斗MEO/IGSO卫星B1频点信号捕获方法研究[J]. 史向男,巴晓辉,陈杰. 国外电子测量技术. 2013(04)
[8]高灵敏度GPS软件接收机捕获算法[J]. 魏玲玲,范胜林,王顺亮,刘建业. 指挥控制与仿真. 2012(05)
[9]GPS/GLONASS接收机信号捕获及其仿真[J]. 刘毓,邹星. 计算机工程与应用. 2011(01)
[10]GNSS软件接收机新型高灵敏度捕获算法及实现[J]. 祝雪芬,陈熙源,涂刚毅,李滋刚. 系统工程与电子技术. 2009(09)
博士论文
[1]高灵敏度GPS/Galileo双模导航接收机的研究与开发[D]. 刘海涛.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]GPS/BD双模接收机捕获跟踪算法研究及实现[D]. 徐晓波.西安科技大学 2013
[2]微弱GPS/北斗基带信号捕获研究与实现[D]. 陈庆.暨南大学 2013
[3]基于PMF-FFT的高动态扩频信号快速捕获算法研究与实现[D]. 倪媛媛.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2013
[4]FFT与串行相关相结合的GPS捕获方法及FPGA实现[D]. 宋锐.大连理工大学 2013
[5]北斗B1 QPSK中频信号优化捕获与跟踪技术研究[D]. 黄隽祎.南京航空航天大学 2013
[6]GPS/BD双模卫星信号模拟器的数字信号实现[D]. 李晓敏.北京邮电大学 2013
[7]GNSS软件接收机捕获与跟踪技术研究[D]. 辛富国.西安电子科技大学 2011
[8]高动态GPS/BD-2软件接收机关键技术及其验证平台的设计与实现——锁相环及快速捕获方法的研究[D]. 刘华东.北京邮电大学 2010
[9]高灵敏度GNSS捕获技术研究[D]. 侯维玮.浙江大学 2010
本文编号：2903358
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2903358.html
