北斗信号捕获跟踪技术研究与实现

发布时间：2017-10-07 23:11

  本文关键词：北斗信号捕获跟踪技术研究与实现

  更多相关文章： 北斗卫星导航系统 信号捕获 信号跟踪 FPGA实现

【摘要】：目前,随着北斗卫星导航系统全球化进程加快,北斗在各领域应用的广泛展开,国内外不少高校和科研机构对北斗接收机的研究空前热烈,为我国的北斗行业良好发展贡献力量。其中基带信号处理是北斗接收机的核心技术,也是研究的主要方向。本文主要针对北斗卫星导航接收机在高动态场景下,信号的捕获时间、跟踪环路参数等问题,通过理论分析,找出合适的快速捕获算法,并对跟踪环路的参数进行了定性分析,最终采用FPGA对算法进行实现,具体包含以下几方面:1)探讨了北斗信号的捕获原理,对比了几种传统的捕获算法。针对信号在高动态下频偏较大、捕获时间长的问题,给出了在适合于高动态下的快速捕获算法,并用MATLAB对其进行了仿真研究,验证了其在大频偏下的捕获效果良好。2)对于信号跟踪环路的设计,本文从控制理论的角度给予了详细的推导,针对环路收敛时间的问题,给出了改变环路带宽和阻尼比的方式进行调节,获得了良好的效果;针对高动态的信号跟踪问题,借鉴前人的经验,给出了FLL联合PLL载波跟踪方案,并进行了仿真验证。3)在深入理解北斗信号捕获与跟踪理论的前提下,采用FPGA实现了基带信号处理过程,在modelsim仿真平台上对其进行了功能仿真,实现了信号的捕获与跟踪功能。综上所述,本文在深入理解北斗信号捕获与跟踪的原理上,在跟踪环路的设计上阐述了更改环路参数对其收敛特性的影响,最终在FPGA上实现了整个基带信号处理算法,对于设计高动态的接收机具有实际参考价值。
【关键词】：北斗卫星导航系统 信号捕获 信号跟踪 FPGA实现
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-10
• 1.1 本文研究意义8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.3 本文结构安排9-10
• 2 北斗卫星导航系统原理10-18
• 2.1 北斗导航系统定位原理10-11
• 2.2 北斗接收机工作原理11-12
• 2.3 北斗信号格式12-16
• 2.4 本章小结16-18
• 3 北斗信号捕获算法研究18-34
• 3.1 北斗信号捕获原理18-19
• 3.2 搜索范围计算19-21
• 3.3 捕获算法21-30
• 3.3.1 串行捕获算法21-23
• 3.3.2 码相位并行捕获23-25
• 3.3.3 匹配滤波+FFT25-30
• 3.4 捕获性能分析30-33
• 3.4.1 检测概率30-31
• 3.4.2 虚警概率31-32
• 3.4.3 平均捕获时间32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 4 北斗信号跟踪算法研究34-54
• 4.1 锁相环35-48
• 4.1.1 鉴相器35-37
• 4.1.2 环路滤波器37-38
• 4.1.3 参数设计38-45
• 4.1.4 实验仿真45-48
• 4.2 锁频环48-51
• 4.2.1 鉴别器48-49
• 4.2.2 滤波器49-50
• 4.2.3 跟踪门限50-51
• 4.3 载波跟踪环路51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 捕获与跟踪算法的实现54-66
• 5.1 仿真数据的获取54-55
• 5.2 捕获模块55-61
• 5.2.1 扩频码生成器55-57
• 5.2.2 载波NCO57-58
• 5.2.3 匹配滤波器的设计58-59
• 5.2.4 FFT计算59-60
• 5.2.5 幅值计算60-61
• 5.3 跟踪环路61-64
• 5.3.1 预检测积分器61
• 5.3.2 鉴相器61-62
• 5.3.3 鉴频器62-63
• 5.3.4 环路滤波器63-64
• 5.4 本章小结64-66
• 6 总结和展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-70
• 附录 硕士期间发表论文70-72
• 致谢72

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本文编号：990606