本文關鍵詞：高靈敏度北斗B1I信號捕獲技術研究　出處：《西安電子科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：隨著人類活動范圍的擴大,全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)越來越多的應用于室內(nèi)定位、野外勘測、地震火災救援、地理地形測繪等。在這些環(huán)境復雜的場景中,導航衛(wèi)星的信號會受到諸如多徑反射、障礙物遮擋、寬帶干擾等多方面因素的影響而削弱,致使普通的接收機無法捕獲到上述功率過低的衛(wèi)星信號進行導航定位,限制了導航衛(wèi)星系統(tǒng)的應用。高靈敏度導航衛(wèi)星信號捕獲是研究在弱信號環(huán)境下對導航衛(wèi)星信號進行捕獲的技術。北斗二號導航衛(wèi)星系統(tǒng)是我國自主研制、獨立運行的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)。2012年,北斗正式進入商用階段,目前在軌衛(wèi)星19顆,已實現(xiàn)了亞太地區(qū)的導航定位服務。隨著北斗系統(tǒng)的不斷完善,北斗導航定位終端擁有極為廣闊的市場前景。因此,高靈敏度北斗衛(wèi)星信號捕獲技術是一項非常具有挑戰(zhàn)性和前瞻性的研究課題。本文首先對北斗二號衛(wèi)星信號的結構和特性進行了分析,包括信號的組成結構、測距碼的產(chǎn)生和性質、衛(wèi)星信號的多普勒效應以及中頻信號模型等,并設計實現(xiàn)了北斗中頻信號仿真程序,詳細介紹了仿真中頻信號的產(chǎn)生流程。然后介紹了導航衛(wèi)星信號的捕獲原理和分別在時域和頻域進行的兩種基本的捕獲方法。其次,實現(xiàn)高靈敏度導航衛(wèi)星信號捕獲主要是對本地復現(xiàn)信號和接收衛(wèi)星信號的相關結果進行積分,根據(jù)累積方式的不同,分為相干積分法、非相干積分法和差分相干積分法,本文詳細介紹了三種算法的原理,并對其進行了仿真分析,仿真實驗表明由于北斗信號比特反轉速率高,使得相干積分的時間不能超過1ms,差分相干積分法也并不適用。本文分析了非相干積分法和全比特法兩種北斗弱信號捕獲方法,對其捕獲性能進行了仿真分析。針對高靈敏度捕獲算法運算量大,運行時間長的問題,提出了一種優(yōu)化方法,使一個測距碼周期的相關運算可以減少一半的傅里葉逆變換和一半的相乘運算。最后,本文設計了一種適用于北斗衛(wèi)星B1I弱信號的捕獲方法,即改進半比特-特征序列法。通過實驗驗證了改進半比特算法的可行性,并詳細分析了不同長度的NH20碼特征序列的抗干擾能力。使用仿真北斗中頻信號對該方法進行了捕獲實驗,并與非相干積分法和全比特法做了捕獲性能對比,實驗表明本文設計的方法的捕獲性能優(yōu)于非相干積分法和全比特法。然后,用本文設計的方法對衛(wèi)星中頻信號采集系統(tǒng)采集到的真實的北斗衛(wèi)星信號進行了捕獲實驗,成功捕獲到了真實的北斗衛(wèi)星弱信號。
[Abstract]:With the expansion of the scope of human activities, the global navigation satellite system is more and more applied in indoor location, field survey, earthquake fire rescue, geographic and topographic mapping, etc. In these complex scenarios, such as signal of navigation satellite will be affected by multipath reflection, obstructions, broadband interference factors weakened, resulting in the common receiver cannot capture the satellite signal of the power is too low for navigation and positioning, which restricts the application of navigation satellite system. High sensitivity navigation satellite signal acquisition is a technology to capture navigation satellite signals in weak signal environment. Beidou two navigation satellite system is a global navigation satellite system, which is independently developed and independently operated in China. In 2012, the dipper formally entered the commercial phase. At present, 19 satellites on orbit have realized the navigation and positioning service in the Asia Pacific region. With the continuous improvement of the Beidou system, the Beidou navigation and positioning terminal has a very broad market prospect. Therefore, the high sensitivity Beidou satellite signal acquisition technology is a very challenging and forward-looking research topic. Firstly, on the structure and characteristics of the two satellite signals are analyzed, including the structure of the Doppler effect, ranging code signal generation and properties, the satellite signal and signal model, and the design and implementation of Beidou signal simulation program, the paper introduces production process simulation of the intermediate frequency signal. Then it introduces the acquisition principle of navigation satellite signals and two basic acquisition methods in time domain and frequency domain respectively. Secondly, to achieve high sensitivity navigation satellite signal acquisition is mainly related to the local replica signal and receiving satellite signals are integrated according to the accumulation of different, divided into coherent integration, non coherent integration method and differential coherent integration method, this paper introduces the principle of three algorithms, and its simulation analysis and simulation results show that the Beidou signal bit reversal rate is high, the coherent integration time is no more than 1ms, the differential coherent integration method is not suitable. In this paper, two Beidou weak signal acquisition methods are analyzed, which are incoherent integration and full bit method, and their capture performance is simulated and analyzed. Aiming at the problem of large amount of computation and long running time of high sensitivity acquisition algorithm, an optimization method is proposed to reduce the correlation operation of a ranging code cycle by half and half the multiplication operation. Finally, this paper designs a method to capture the weak signal of the Beidou satellite B1I, that is, the improved half bit - feature sequence method. The feasibility of the improved half bit algorithm is verified by experiments, and the anti-interference ability of the NH20 code feature sequences with different lengths is analyzed in detail. The simulation of Beidou intermediate frequency signal is used to capture the experiment, and the acquisition performance is compared with the incoherent integration method and the full bit method. The experimental results show that the acquisition performance of the proposed method is better than the non coherent integration method and the full bit method. Then, the real Beidou satellite signal collected by the satellite if signal acquisition system is captured by the method designed in this paper, and the real Beidou satellite's weak signal is successfully captured.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN967.1

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