低功耗星载BDS接收机设计及实时定轨应用

发布时间：2023-03-19 18:37

　　北斗三号卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统,目前发射卫星数量已达到28颗,预期于2020年全面建设完成。北斗系统具有多频信号结构,采用了GEO、IGSO、MEO混合轨道星座,应用了长期稳定性更优的被动型氢原子钟,相比于其他导航系统具有一定优势,逐步成为我国星载接收机研究领域的热点。在北斗全球导航系统即将建设完成的历史机遇下,研制搭载于低轨皮纳卫星的低功耗高精度BDS导航接收机,对于保障我国航天任务具有十分重要的意义。本文的主要内容与贡献包括:(1)针对浙江大学皮星二号(ZDPS-2)任务搭载的浙江大学自研GNSS导航接收机存在的支持频点少、功耗高、跟踪通道数少等问题,结合皮纳卫星导航接收机设计的实际工程指标需求,在软件设计层面设计并实现了支持北斗B1I、B3I导航信号的星载接收机。(2)使用赛灵思Kintex 7系列FPGA芯片作为星载接收机的基带处理器芯片,提高了处理能力,降低了整机功耗。接收机在得到自定位结果的同时,实现了对伪距、载波相位等原始观测量的高精度测量,并通过模拟器半实物仿真、室外场地测试等手段对接收机的各项指标进行了全面验证。(3)为验证原始观测量的可靠性以及...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 北斗卫星导航系统
    1.2 星载GNSS接收机发展现状
    1.3 本文研究的内容和指标要求
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 指标要求
    1.4 本文章节安排
2 接收机设计理论
    2.1 GNSS接收机测距与定位原理
    2.2 时间系统与坐标系统
        2.2.1 时间系统
        2.2.2 坐标系统
    2.3 北斗导航信号结构及特点
        2.3.1 伪码信号结构
        2.3.2 D1、D2导航电文
        2.3.3 NH码
    2.4 高动态对接收机设计的影响
    2.5 本章小结
3 接收机软件设计
    3.1 捕获器设计
        3.1.1 频域并行捕获算法
        3.1.2 捕获器参数设计
        3.1.3 北斗特殊设计
        3.1.4 主要指标分析
    3.2 跟踪环路设计
        3.2.1 码环DLL
        3.2.2 锁频环FLL
        3.2.3 锁相环PLL
        3.2.4 主要指标分析
    3.3 接收机功耗评估
        3.3.1 功耗评估
    3.4 本章小结
4 接收机系统测试
    4.1 模拟器测试平台
        4.1.1 半实物仿真流程
    4.2 模拟器验证结果
        4.2.1 原始观测数据精度
        4.2.2 关键性能指标测试
    4.3 室外场地实测
        4.3.1 零基线实验
        4.3.2 伪距观测噪声分析
    4.4 本章小结
5 星载BDS接收机实时定轨精度评估
    5.1 定轨理论基础
        5.1.1 基本观测模型
        5.1.2 伪距观测误差
        5.1.3 双频伪距组合
        5.1.4 GRAPHIC组合
        5.1.5 实时定轨算法
    5.2 半实物仿真验证
        5.2.1 双频伪距组合仿真结果
        5.2.2 GRAPHIC组合仿真结果
    5.3 北斗三号实时定轨评估
        5.3.1 双频伪距组合仿真结果
        5.3.2 GRAPHIC组合仿真结果
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 工作展望
参考文献
作者简介



本文编号：3765749