【摘要】：衛(wèi)星導航接收機作為衛(wèi)星導航系統(tǒng)的重要組成部分,是推動導航系統(tǒng)市場化和產(chǎn)業(yè)化的關鍵。隨著北斗二代全球化戰(zhàn)略的實施和國際衛(wèi)星導航領域競爭的日益激烈,我國衛(wèi)星導航事業(yè)正面臨著巨大挑戰(zhàn)。在當前形勢下,著眼北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和實際需求,研究適應現(xiàn)行擴頻導航體制的接收機關鍵技術,設計具有低復雜度、高靈敏度、高動態(tài)和強抗干擾能力的衛(wèi)星導航接收機,將會對北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)升級和產(chǎn)品研發(fā)奠定良好基礎,為加快北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化進程,促進其健康可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要作用。本文針對導航衛(wèi)星接收機關鍵技術進行深入研究,研究內容主要涉及干擾檢測、偽碼捕獲和載波跟蹤三個方面。本文的主要工作和創(chuàng)新性成果包括:1.針對強噪聲背景下的掃頻干擾參數(shù)估計問題,提出一種基于混合相干累加和部分匹配濾波快速傅里葉變換的掃頻干擾參數(shù)二次估計算法。利用混合相干累加結構和流水線設計實現(xiàn)搜索區(qū)間壓縮和資源復用,在估計性能接近克拉美羅界的前提下使算法的計算復雜度和資源消耗均大幅降低。2.針對高動態(tài)低信噪比環(huán)境下的相干直擴信號捕獲問題,提出一種基于傳統(tǒng)時域匹配平均周期圖算法的參數(shù)優(yōu)化方法,使算法在滿足系統(tǒng)捕獲要求的前提下達到最低的計算復雜度,并在此基礎上利用頻率近似和分段補償?shù)姆椒▽λ惴ㄟM行改進,提出一種分段移位平均周期圖算法。該算法利用數(shù)據(jù)段間的頻率關系和FFT運算的旋轉移位特性將各時間窗的起始頻偏調整至零點附近,在不損失捕獲性能的基礎上實現(xiàn)估計精度的有效提高和計算復雜度的大幅降低。3.針對低信噪比環(huán)境下的非相干直擴信號捕獲問題,提出一種區(qū)域并行塊捕獲算法。該算法通過估計調制數(shù)據(jù)偏移量的存在區(qū)間并舍棄可能含有數(shù)據(jù)跳變的非有效數(shù)據(jù)段,以較少的估計支路消除非相干數(shù)據(jù)位對捕獲性能帶來的影響,并將計算復雜度設定為目標函數(shù),利用割平面法在系統(tǒng)約束條件下對算法的全部關鍵參數(shù)進行聯(lián)合優(yōu)化,使其能夠在低信噪比環(huán)境下保持較低的計算復雜度和較高的估計精度。4.針對高動態(tài)環(huán)境下的數(shù)據(jù)調制載波跟蹤問題,提出一種嵌套自適應卡爾曼濾波載波跟蹤算法,該算法根據(jù)導航衛(wèi)星和接收終端的相對運動規(guī)律將“當前”統(tǒng)計模型與卡爾曼濾波相結合,首先根據(jù)機動目標加速度的相關性將收發(fā)雙方上一時刻相對加速度的一步預測作為修正瑞利分布的均值來確定當前時刻加速度的概率分布,再根據(jù)概率分布選擇相應的嵌套自適應卡爾曼濾波參數(shù)對目標進行自適應跟蹤。與擴展卡爾曼濾波算法相比,該算法在幾乎不增加資源消耗的前提下大幅提高了高動態(tài)數(shù)據(jù)調制載波相位跟蹤的魯棒性和精度。
[Abstract]:As an important part of satellite navigation system, satellite navigation receiver is the key to promote the marketization and industrialization of navigation system. With the implementation of Beidou's second generation of globalization strategy and the increasingly fierce competition in the field of international satellite navigation, China's satellite navigation industry is facing enormous challenges. Under the current situation, focusing on the development trend and actual demand of Beidou satellite navigation system, the key technology of receiver adapted to the current spread spectrum navigation system is studied. The design has low complexity and high sensitivity. The satellite navigation receiver with high dynamic and strong anti-jamming capability will lay a good foundation for the upgrading of the Beidou satellite navigation system and the research and development of the products, thus speeding up the industrialization process of the Beidou satellite navigation system. Promoting its healthy and sustainable development plays an important role. In this paper, the key technologies of navigation satellite receiver are studied in depth, including interference detection, pseudo code acquisition and carrier tracking. The main work and innovative results of this paper include: 1. 1. Aiming at the parameter estimation of frequency sweep interference in strong noise background, a quadratic estimation algorithm for sweep interference parameters based on mixed coherent cumulation and partial matched filter fast Fourier transform is proposed. Search interval compression and resource reuse are realized by using hybrid coherent accumulation structure and pipeline design. The computational complexity and resource consumption of the algorithm are greatly reduced by 0.2 when the estimation performance is close to the Clemero bound. A parameter optimization method based on the traditional time-domain matching average period diagram algorithm is proposed for acquisition of coherent DSSS signals in high dynamic and low SNR environments. On the premise of satisfying the requirement of system acquisition, the algorithm achieves the lowest computational complexity. On this basis, the method of frequency approximation and piecewise compensation is used to improve the algorithm, and a piecewise shift average period graph algorithm is proposed. The algorithm adjusts the initial frequency offset of each time window to near zero by using the frequency relation between the data segments and the rotational shift characteristic of the FFT operation. On the basis of no loss of capture performance, the estimation accuracy is improved effectively and the computational complexity is greatly reduced. A region parallel block acquisition algorithm is proposed for acquisition of incoherent DSSS signals in low SNR environment. By estimating the existing range of modulation data offset and abandoning the non-effective data segment which may contain data jump, the algorithm eliminates the influence of incoherent data bit on the acquisition performance with less estimation branch. The computational complexity is set as the objective function, and all the key parameters of the algorithm are jointly optimized under system constraints by using the cut plane method, so that the algorithm can maintain lower computational complexity and higher estimation accuracy under low signal-to-noise ratio (SNR). Aiming at the problem of data modulation carrier tracking in high dynamic environment, a nested adaptive Kalman filter carrier tracking algorithm is proposed. According to the relative motion of navigation satellite and receiving terminal, the current statistical model is combined with Kalman filter. Based on the correlation of acceleration of maneuvering target, the probability distribution of acceleration at current moment is determined by using the prediction of relative acceleration at the last moment as the mean value of the modified Rayleigh distribution. Then the corresponding nested adaptive Kalman filter parameters are selected according to the probability distribution to track the target adaptively. Compared with the extended Kalman filtering algorithm, the proposed algorithm greatly improves the robustness and accuracy of high dynamic data modulation carrier phase tracking without increasing the resource consumption.
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P228.4

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 羅寧;;衛(wèi)星導航接收機的抗干擾研究[J];黑龍江科技信息;2010年21期

2 朱新慧;王刃;;衛(wèi)星導航接收機測距精度評價方法研究[J];全球定位系統(tǒng);2007年05期

3 盧杰;張波;楊東凱;李社軍;;衛(wèi)星導航接收機兼容性測試評估技術研究與實現(xiàn)[J];導航定位學報;2014年01期

4 陳繼忠;劉昤;;艦載衛(wèi)星導航接收機海上試驗與鑒定方法研究[J];全球定位系統(tǒng);2008年05期

5 陳繼忠;劉昤;;艦載衛(wèi)星導航接收機海上試驗與鑒定方法研究[J];測繪通報;2008年09期

6 趙進;;衛(wèi)星導航接收機綜合測試儀問世取得顯著軍事、經(jīng)濟和社會等效益[J];海洋技術;1990年04期

7 牛根良;GPS導航接收機在山區(qū)線路初勘中的應用[J];測繪通報;2001年07期

8 蔡凡;尹燕;張秀忠;;衛(wèi)星導航接收機中碼跟蹤實現(xiàn)方式的研究[J];中國科學院上海天文臺年刊;2006年00期

9 李中良;李衛(wèi)民;;衛(wèi)星導航接收機芯片核心技術與發(fā)展趨勢的分析[J];中國科技信息;2010年03期

10 ;[J];;年期

相關會議論文 前10條

1 郭藝;黃建華;郭盛桃;;衛(wèi)星導航接收機信噪比指標研究[A];第二屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集[C];2011年

2 李文杰;蘭立東;韓逸飛;;開放式多模導航接收機設計[A];第三屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集——S07北斗/GNSS用戶終端技術[C];2012年

3 馬天翊;崔曉偉;陸明泉;馮振明;;導航接收機中基帶算法的定點仿真、優(yōu)化與實現(xiàn)[A];第一屆中國衛(wèi)星導航學術年會論文集（上）[C];2010年

4 陳雪峰;;衛(wèi)星導航接收機多故障自主完好性監(jiān)測算法研究[A];第五屆中國衛(wèi)星導航學術年會論文集-S5 衛(wèi)星導航增強與完好性監(jiān)測[C];2014年

5 郭藝;樊明;王前;洪源;;衛(wèi)星導航接收機室外抗干擾測試技術研究[A];第四屆中國衛(wèi)星導航學術年會論文集-S6 北斗/GNSS測試評估技術[C];2013年

6 任超;胡剛;溫景陽;鄭永翔;竇亞軍;;基于空時濾波的導航接收機抗多徑方法[A];第五屆中國衛(wèi)星導航學術年會論文集-S7 北斗/GNSS用戶終端技術[C];2014年

7 李國通;;高靈敏度衛(wèi)星導航接收機芯片的研究與開發(fā)[A];第二屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集[C];2011年

8 李鵬程;易翔;楊峰;趙賢;;衛(wèi)星導航接收機空時自適應抗干擾技術研究[A];第二屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集[C];2011年

9 田瑞豐;閆利濤;潘振飛;趙晶;平志果;申志飛;;衛(wèi)星導航接收機芯片環(huán)路定點化仿真分析[A];第三屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集——S07北斗/GNSS用戶終端技術[C];2012年

10 王禮亮;李騰;莊春華;;衛(wèi)星導航接收機首次定位時間測試方法[A];第四屆中國衛(wèi)星導航學術年會論文集-S6 北斗/GNSS測試評估技術[C];2013年

相關重要報紙文章 前3條

1 程威;303所衛(wèi)星導航接收機研制成功[N];中國航天報;2013年

2 記者 王握文 特約通訊員 葛林楠;國防科大成功研制高性能衛(wèi)星導航接收機[N];解放軍報;2013年

3 特約記者 王握文 通訊員 葛林楠;國防科大研制成功高性能衛(wèi)星導航接收機[N];科技日報;2013年

相關博士學位論文 前9條

1 熊竹林;抗干擾衛(wèi)星導航接收機關鍵技術研究[D];北京理工大學;2016年

2 趙晉;北斗二代衛(wèi)星導航接收機關鍵共性技術研究[D];復旦大學;2010年

3 黃仰博;高性能導航接收機基帶處理算法與實現(xiàn)技術研究[D];國防科學技術大學;2011年

4 李柏渝;高性能衛(wèi)星導航接收機模擬信道關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2011年

5 伍微;導航接收機實時調度關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2009年

6 龍強;雙通道多模衛(wèi)星導航接收機射頻關鍵技術研究[D];西安電子科技大學;2013年

7 王純;衛(wèi)星導航接收機自適應抗干擾方法研究[D];西安電子科技大學;2011年

8 沈鋒;中短波擴頻導航接收機信號同步方法研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

9 李敏;衛(wèi)星導航接收機數(shù)字波束形成關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2011年

相關碩士學位論文 前10條

1 申連軟;某彈彈道修正與控制方法研究[D];沈陽理工大學;2015年

2 趙坤;自適應技術在衛(wèi)星導航接收機抗干擾中的應用[D];西安建筑科技大學;2014年

3 徐華敏;衛(wèi)星導航接收機信號處理技術研究[D];合肥工業(yè)大學;2014年

4 王昕;導航接收機中氣壓高度計的設計與實現(xiàn)[D];中國科學院研究生院（國家授時中心）;2015年

5 費攀;三系統(tǒng)導航接收機信息處理技術研究[D];北方工業(yè)大學;2013年

6 鄒平;導航接收機捕獲技術及抗干擾性能的研究[D];電子科技大學;2010年

7 周泠澤;三模導航接收機中的快捕與跟蹤技術研究與實現(xiàn)[D];北方工業(yè)大學;2015年

8 張浩;導航接收機時間頻率同步技術研究及性能仿真[D];電子科技大學;2008年

9 安莎莎;多模式導航接收機的研究與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2006年

10 沈志偉;導航接收機迭代處理抗干擾技術[D];電子科技大學;2010年

，

本文編號：2201494