【摘要】：隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷完善,北斗導(dǎo)航服務(wù)已經(jīng)覆蓋亞洲大部分地區(qū),北斗終端用戶不斷增加,使用環(huán)境越來越復(fù)雜,用戶對接收機(jī)的性能要求不斷提高。因此,提高接收機(jī)弱信號接收能力,直接關(guān)系到導(dǎo)航系統(tǒng)的連續(xù)性、精確性、可用性和完好性。對于GPS接收機(jī)以及北斗二代民用型接收機(jī),國內(nèi)的眾多研制單位在弱信號接收技術(shù)方面已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗(yàn)并取得了重大突破,但和國際水平相比仍存在很大差距。因此,北斗二代接收機(jī)應(yīng)將弱信號接收能力作為導(dǎo)航系統(tǒng)的一個重要考核指標(biāo),而靈敏度性能作為體現(xiàn)接收機(jī)對弱信號接收能力好壞的重要指標(biāo),應(yīng)該受到高度重視。捕獲過程是基帶信號處理的第一步,捕獲算法的性能直接關(guān)系到接收機(jī)的靈敏度,因此不斷提高捕獲算法的性能是永恒追求的目標(biāo)。在對捕獲算法研究之前,需要有中頻信號來驗(yàn)證捕獲算法的性能,因此,本文先分析了北斗衛(wèi)星的B1I信號結(jié)構(gòu),進(jìn)而分析了北斗衛(wèi)星B1I信號的中頻信號模型,然后介紹了產(chǎn)生中頻信號的方法和過程。最后通過仿真比較了不同信噪比下產(chǎn)生信號的結(jié)果。導(dǎo)航接收機(jī)對信號的處理流程分為射頻部分和基帶部分,基帶部分中信號捕獲是首先要進(jìn)行的環(huán)節(jié)。本文在捕獲研究之前介紹了信號捕獲的原理,基于捕獲原理分析了串行捕獲算法和并行碼相位捕獲算法,對兩者的性能進(jìn)行了比較分析,結(jié)果表明兩種捕獲算法的性能相同,但是并行碼相位捕獲算法在捕獲時間上優(yōu)于串行捕獲算法。之后分析了弱信號情況下的高靈敏度捕獲算法,提高捕獲靈敏度的方法為:相干積分、非相干積分和差分相干積分。但是由于D1數(shù)據(jù)經(jīng)過了二次NH編碼,相干積分和差分相干積分無法直接使用,只有非相干積分可以使用。因此本文提出一種改進(jìn)型全比特算法,通過仿真將改進(jìn)型的全比特捕獲算法和非相干積分捕獲算法進(jìn)行了比較,結(jié)果表明改進(jìn)型的全比特算法使用較少的信號數(shù)據(jù)就可以獲得和非相干積分捕獲算法相同的性能,但是全比特算法較為耗時,需要進(jìn)一步優(yōu)化。針對北斗授時服務(wù)在民用中并不普及的問題,本文設(shè)計(jì)了一款基于北斗導(dǎo)航的授時系統(tǒng),利用北斗授時服務(wù)對局域網(wǎng)終端進(jìn)行精確授時。授時系統(tǒng)使用FPGA+MCU+導(dǎo)航模塊+Wi-Fi模塊的架構(gòu),FPGA并行處理數(shù)據(jù)能力強(qiáng),可以實(shí)時接收導(dǎo)航模塊的時間信息,通過控制LED點(diǎn)陣顯示屏實(shí)時顯示時間信息。在網(wǎng)絡(luò)授時方面使用了NTP協(xié)議,通過MCU與Wi-Fi模塊實(shí)現(xiàn)該協(xié)議。然后具體介紹了各個部分的原理和實(shí)現(xiàn)方法,介紹了硬件開發(fā)的詳細(xì)過程。最后,對系統(tǒng)的運(yùn)行效果進(jìn)行了展示。
[Abstract]:With the continuous improvement of Beidou navigation system, Beidou navigation service has been covering most of Asia, Beidou end users are increasing, the use environment is becoming more and more complex, and users' performance requirements for the receiver are constantly improving. Therefore, improving the receiver's weak signal reception capability is directly related to the continuity, accuracy, availability and completeness of the navigation system. For the GPS receiver and Beidou second generation civil receiver, many domestic research and development units have accumulated a lot of experience and made a great breakthrough in weak signal receiving technology, but there is still a big gap compared with the international level. Therefore, the second generation Beidou receiver should take the weak signal receiving ability as an important evaluation index of the navigation system, and the sensitivity performance as an important index to reflect the receiver's ability to receive the weak signal, which should be attached great importance to. The acquisition process is the first step in baseband signal processing. The performance of the acquisition algorithm is directly related to the sensitivity of the receiver, so it is an eternal goal to continuously improve the performance of the acquisition algorithm. Before studying the acquisition algorithm, it is necessary to have intermediate frequency signal to verify the performance of the acquisition algorithm. Therefore, this paper first analyzes the B1I signal structure of Beidou satellite, and then analyzes the intermediate frequency signal model of Beidou satellite B1I signal. Then the method and process of producing if signal are introduced. Finally, the results of signal generation under different signal-to-noise ratio (SNR) are compared by simulation. The signal processing flow of the navigation receiver is divided into radio frequency part and baseband part. Signal capture is the first step in the baseband part. In this paper, the principle of signal acquisition is introduced before the research of acquisition. Based on the principle of acquisition, the serial acquisition algorithm and the parallel code phase acquisition algorithm are analyzed, and the performance of the two acquisition algorithms is compared and analyzed. The results show that the performance of the two acquisition algorithms is the same. But the parallel code phase acquisition algorithm is superior to the serial acquisition algorithm in acquisition time. Then the high sensitivity acquisition algorithm for weak signal is analyzed. The methods to improve the acquisition sensitivity are: coherent integral, incoherent integral and differential coherent integral. However, since D1 data is encoded by quadratic NH, coherent integrals and differential coherent integrals cannot be directly used, only incoherent integrals can be used. Therefore, an improved full-bit algorithm is proposed in this paper. The improved full-bit acquisition algorithm and the incoherent integral acquisition algorithm are compared by simulation. The results show that the improved full-bit algorithm can obtain the same performance as the incoherent integral acquisition algorithm with less signal data, but the full-bit algorithm is time-consuming and needs further optimization. In order to solve the problem that Beidou time service is not popularized in civil use, this paper designs a time service system based on Beidou navigation, which uses Beidou time service to accurately serve the local area network terminal. The system uses the structure of Wi-Fi module of FPGA MCU navigation module. FPGA has strong ability to process data in parallel. It can receive the time information of navigation module in real time and display time information in real time by controlling LED dot matrix display screen. In the aspect of network timing, NTP protocol is used, which is realized by MCU and Wi-Fi module. Then the principle and implementation of each part are introduced in detail, and the detailed process of hardware development is introduced. Finally, the running effect of the system is demonstrated.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN967.1

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本文編號：2285308