近年,全球衛(wèi)星導航事業(yè)蓬勃發(fā)展,經(jīng)歷著從GPS時代向GNSS時代的轉(zhuǎn)變。GNSS接收機的研制成為導航技術(shù)發(fā)展的大趨勢。本文對GNSS接收機中的信號與信息處理技術(shù)展開探討,重點研究其中的基帶單元,設(shè)計了基于FPGA的多模式GNSS信號捕獲系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上設(shè)計并完成實驗,測試系統(tǒng)的功能和性能,主要工作如下:1、對比GNSS信號在導航結(jié)構(gòu)、測距碼特性以及調(diào)制方式等方面具有的共性和差異性,進而分析由此帶來的實現(xiàn)GNSS信號與信息處理的痛點與難點。2、深入分析GNSS基帶系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵問題,對比現(xiàn)有的成熟算法,選定搭建GNSS捕獲系統(tǒng)、跟蹤系統(tǒng)的算法載體,并對其中的一些關(guān)鍵參數(shù)進行計算。3、提出了一種多模式GNSS信號捕獲系統(tǒng)的設(shè)計方案以及一種GNSS信號通用跟蹤環(huán)路的設(shè)計方案,并基于FPGA平臺設(shè)計與實現(xiàn)。本文設(shè)計的系統(tǒng)極具靈活性,通過參數(shù)配置、模式切換等方式能夠兼容不同系統(tǒng)的GNSS信號,且適用于不同輸入格式的中頻信號。系統(tǒng)的具體特點包括:1)支持不同碼長、不同碼速率、不同碼周期的短碼信號;2)支持GPS、Galileo、北斗、GLONASS不同的星座環(huán)境;3)支持BPSK調(diào)制方... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

GPS衛(wèi)星的捕獲結(jié)果

表 2-7 常見的碼相位鑒別器[56]別器算法 特性L-E I I最簡單的鑒別器，不需要 Q 支路的相波跟蹤環(huán)的性能有嚴格要求。2 2 22 2 2) ( )) ( )E L LE L LQ I QQ I Q 非相干歸一化超前減滯后功率鑒別算法對于碼元差大于±0.5 碼元或噪聲大保持良好的跟蹤效果。2 2 2) ( )E L L Q I Q超前滯后能量差鑒別器，在碼元差為±出效果同- - L P E LI Q Q Q需利用 6 路相關(guān)輸出，運算量大。鑒相算法波環(huán)鑒相算法[39]包括：I(t)×Q(t)，actan(Q(t)/I(t))，Q(較結(jié)果如圖 2-16 所示。

不同的阻尼系數(shù)對載波環(huán)的跟蹤過程進行仿真，仿真結(jié)果如圖2-17 所示。由圖 2-17 可以觀察到：阻尼系數(shù)ξ=0.7 時環(huán)路收斂的速度較ξ=1.4 時快，但是前者的振蕩幅度卻比后者大，仿真結(jié)果與理論相符合。(a) (b)圖 2-17 不同阻尼系數(shù)的載波環(huán)跟蹤比較。(a)ξ=0.7；(b)ξ=1.4此外，環(huán)路帶寬 BL反映著進入環(huán)路的噪聲量。BL越小，進入環(huán)路中的噪聲量越少，濾波的效果就越好。但如果將 BL設(shè)置的過小，有可能會導致信號中的有效高頻成分被環(huán)路濾掉，因此 BL也不能任意的小。本文選定的載波環(huán)和碼環(huán)的具體參數(shù)[53,38]如表 2-8 所示。表 2-8 環(huán)路參數(shù)設(shè)計跟蹤環(huán)路 BLξ K ωn載波環(huán) 20Hz 0.707 0.25 37.7Hz碼環(huán) 3Hz 0.707 1 5.66Hz

【參考文獻】：
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