【摘要】：北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)(BDS)作為我國正在研發(fā)并建設的具有自主知識產(chǎn)權的全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),對我國甚至全世界的相關應用領域產(chǎn)生了巨大的價值。而隨著衛(wèi)星導航應用需求的增長以及快速定位的要求,北斗信號的捕獲跟蹤復雜度成為了衛(wèi)星接收機的一個重點研究方向。當前在北斗衛(wèi)星捕獲跟蹤階段通常采用基于離散傅里葉變換的并行碼相位的捕獲算法來進行捕獲。相較于時域串行捕獲,算法能大大縮短捕獲的時間,但對接收機硬件資源的要求較高。為了快速定位以及減少衛(wèi)星接收機的硬件資源消耗,我們需要尋找算法復雜度更低的算法來進行捕獲跟蹤從而達到這一目的。本文針對衛(wèi)星定位捕獲跟蹤算法復雜度高,運算量大的問題,從如下方面展開了研究:第一,介紹了北斗衛(wèi)星信號的結構,分析了常用的捕獲跟蹤方法和步驟,對采用基于離散傅里葉變換的并行碼相位的捕獲算法做了仿真,成功對信號進行了捕獲跟蹤。第二,在采用并行碼相位捕獲的基礎上,通過平均相關的辦法,將信號的采樣點數(shù)變?yōu)?的整數(shù)次冪,從而變DFT為FFT,大大的減少運算量。提出了一種本地碼二次采樣法,在做平均相關的降低運算量的同時,獲得更優(yōu)的性能。本文對這種方法進行了仿真,成功捕獲到了信號,并和基于離散傅里葉變換的并行碼相位的捕獲算法從性能和運算量上進行了對比。第三,通過對衛(wèi)星信號結構的分析,利用衛(wèi)星導航信號的稀疏性,引入了提出不久的稀疏傅里葉變換,根據(jù)衛(wèi)星信號特點對其作了部分修改,提出了一種簡化的基于稀疏傅里葉變換的捕獲方法,在損失部分性能的情況下,減少了算法的運算復雜度。本文對這種方法進行了仿真,成功捕獲到了信號,并與之前基于采用改進的平均相關的捕獲算法從性能和運算量上進行了對比。第四,引入了地面差分站,討論地面差分站輔助數(shù)據(jù)對整個捕獲跟蹤階段算法復雜度的影響。通過對輔助數(shù)據(jù)的計算可以求得多普勒頻移的預估值和頻率誤差值和碼片相位的范圍,降低了頻率搜索范圍,將其帶入基于稀疏傅里葉變換的捕獲算法中,改進了上文提到的稀疏傅里葉變換的復雜度,降低了整個算法的運算量。在接收機設計與實現(xiàn)的過程中,采用低復雜度的捕獲跟蹤算法能夠降低硬件資源的開銷,實現(xiàn)信號的快速及可靠捕獲跟蹤,從而達到各行業(yè)對捕獲跟蹤快速準確的捕獲跟蹤要求。
[Abstract]:Beidou Satellite Navigation and Positioning system (BDS) is a global navigation and positioning system with independent intellectual property rights which is being developed and built in China. With the increasing demand of satellite navigation application and the requirement of fast positioning, the acquisition and tracking complexity of Beidou signal has become an important research direction of satellite receiver. At present, in the phase of Beidou satellite acquisition and tracking, a parallel code phase acquisition algorithm based on discrete Fourier transform (DFT) is usually used to capture. Compared with the time domain serial acquisition, the algorithm can greatly shorten the acquisition time, but the receiver hardware resource requirements are higher. In order to quickly locate and reduce the hardware resource consumption of satellite receiver, we need to find a less complex algorithm to capture and track to achieve this goal. In order to solve the problem of high complexity and large computational complexity of satellite positioning acquisition and tracking algorithm, this paper studies the following aspects: firstly, the structure of Beidou satellite signal is introduced, and the commonly used acquisition and tracking methods and steps are analyzed. The parallel code phase acquisition algorithm based on discrete Fourier transform (DFT) is simulated and the signal is successfully captured and tracked. Secondly, on the basis of the parallel code phase acquisition, the sampling point of the signal is changed to the integer power of 2 by the method of average correlation, thus changing DFT to FFT, greatly reduces the computation. In this paper, a local code quadratic sampling method is proposed, which can achieve better performance while reducing the computational complexity of average correlation. In this paper, the method is simulated, and the signal is successfully captured, and compared with the parallel code phase acquisition algorithm based on discrete Fourier transform (DFT) in terms of performance and computational complexity. Thirdly, by analyzing the structure of satellite signal and utilizing the sparsity of satellite navigation signal, a new sparse Fourier transform is introduced, which is partly modified according to the characteristics of satellite signal. A simplified acquisition method based on sparse Fourier transform is proposed, which reduces the computational complexity of the algorithm without partial performance loss. In this paper, the method is simulated, and the signal is successfully captured, and compared with the previous average correlation acquisition algorithm based on the improved average correlation in terms of performance and computational complexity. Fourthly, the ground differential station is introduced to discuss the influence of the auxiliary data of the ground difference substation on the complexity of the algorithm in the whole acquisition and tracking stage. Through the calculation of the auxiliary data, we can get the Doppler frequency shift preestimate and the range of frequency error and chip phase, reduce the frequency search range, and bring it into the acquisition algorithm based on sparse Fourier transform. The complexity of the sparse Fourier transform mentioned above is improved, and the computational complexity of the algorithm is reduced. In the process of designing and implementing the receiver, the low complexity acquisition and tracking algorithm can reduce the cost of hardware resources and realize the fast and reliable acquisition and tracking of signal. In order to achieve the industry to capture tracking fast and accurate capture and tracking requirements.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN967.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 熊文杰;王勉;鄺先飛;;抽樣信號的傅里葉變換與序列的傅里葉變換探討[J];南昌高專學報;2012年01期

2 林大鍵;;傅里葉變換物鏡像差理論及其設計方法[J];光學工程;1979年05期

3 劉賢詩;;傅里葉變換物鏡的自動設計[J];光學工程;1980年01期

4 吳康;;用傅里葉變換的對稱性和時間微分特性證明頻率微分特性[J];高等學校電工課程教學工作通訊;1983年Z1期

5 王道憲;段曉輝;楊光臨;;關于信號傅里葉變換存在條件問題的探討[J];電子與信息學報;2013年11期

6 顏嚴;以全光纖裝置測量傅里葉變換光譜[J];激光與光電子學進展;2000年05期

7 陳綿書,陳賀新,張春雨;基于離散傅里葉不變特征的人臉識別[J];計算機工程;2002年09期

8 甘露;魏平;李萬春;;一種計算非均勻傅里葉變換的新方法[J];現(xiàn)代雷達;2008年12期

9 郭鐵橋;張磊;;快速傅里葉變換的c++實現(xiàn)[J];中國新技術新產(chǎn)品;2011年07期

10 N.J.Berg,肖振;實時傅里葉變換用的聲光技術[J];壓電與聲光;1980年02期

相關會議論文 前10條

1 范琦;楊鴻儒;黎高平;袁良;;載波條紋的高精度傅里葉變換分析方法[A];第十三屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2010年

2 呂理想;張曉萍;;基于正負頻形式傅里葉變換的非線性薛定諤方程及其分步傅里葉法求解的討論[A];中國光學學會2006年學術大會論文摘要集[C];2006年

3 袁海波;廣偉;;北斗衛(wèi)星共視時間傳遞算法與實驗分析[A];第三屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集——S04原子鐘技術與時頻系統(tǒng)[C];2012年

4 ;中國北斗衛(wèi)星導航(南京)產(chǎn)業(yè)基地[A];2011中國衛(wèi)星應用大會會議文集[C];2011年

5 陳東岳;吳成東;;一種新的基于調幅傅里葉變換的視覺注意力選擇模型[A];2009中國控制與決策會議論文集（3）[C];2009年

6 王華英;于夢杰;廖薇;劉佐強;馬彥曉;;對基于傅里葉變換位相解包裹算法的理論分析及實驗研究[A];第十四屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2012年

7 吳才聰;蘇懷洪;褚天行;蔡亞平;;基于北斗的移動應急監(jiān)控與指揮技術[A];第二屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集[C];2011年

8 郭忠寶;馮臻;;北斗衛(wèi)星在民機安全性監(jiān)控中的應用初探[A];第九屆長三角科技論壇——航空航天科技創(chuàng)新與長三角經(jīng)濟轉型發(fā)展分論壇論文集[C];2012年

9 王瑤;陳向東;王森;;從政策法規(guī)思考如何推動北斗衛(wèi)星導航應用及產(chǎn)業(yè)化[A];第二屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集[C];2011年

10 劉忠華;蔡亮;張立培;;基于時頻總線技術的北斗高精度時頻服務器研制[A];第四屆中國衛(wèi)星導航學術年會論文集-S4 原子鐘技術與時頻系統(tǒng)[C];2013年

相關重要報紙文章 前10條

1 記者 劉蒙丹;中國(南京)北斗衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)推進大會召開[N];南京日報;2011年

2 記者 霍光;緋聞為何青睞阿里與北斗？[N];第一財經(jīng)日報;2014年

3 記者 袁于飛;北斗衛(wèi)星故障快速恢復技術獲重大突破[N];光明日報;2014年

4 記者 吳巧君;北斗衛(wèi)星導航民用開發(fā)項目落戶本市[N];天津日報;2011年

5 國金證券 程兵;拐點將至 北斗產(chǎn)業(yè)有望駛入快車道[N];中國證券報;2011年

6 易振環(huán)　謝軼群;北斗衛(wèi)星導航 民用項目落戶我市[N];湄洲日報;2011年

7 王振滿　本報記者 鄧淑華;南京高新區(qū)打造北斗衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)基地[N];中國高新技術產(chǎn)業(yè)導報;2011年

8 陳薇亦;南京投資百億打造北斗衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)基地[N];江蘇經(jīng)濟報;2011年

9 夏文燕;南京打造全國知名“北斗”產(chǎn)業(yè)基地[N];江蘇科技報;2011年

10 本報記者 劉蒙丹;專家為南京北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展“支招”[N];南京日報;2011年

相關博士學位論文 前6條

1 李濤;傅里葉變換光譜信息獲取與控制技術研究[D];中國科學院研究生院(上海技術物理研究所);2015年

2 陳成;靜態(tài)傅里葉變換紅外光譜儀系統(tǒng)設計及關鍵器件研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2016年

3 安毅;數(shù)字軌道地圖輔助的北斗/INS深組合列車定位方法研究[D];北京交通大學;2015年

4 李志剛;紫外—真空紫外傅里葉變換光譜技術的研究[D];中國科學院長春光學精密機械與物理研究所;2000年

5 張敏娟;彈光調制傅里葉變換光譜復原高速數(shù)據(jù)處理技術研究[D];中北大學;2013年

6 陳友華;遙測用多次反射式彈光調制傅里葉變換光譜技術研究[D];中北大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 劉超洋;低復雜度的北斗定位捕獲跟蹤技術研究[D];電子科技大學;2017年

2 高健;利用譜域OCT對動物模型進行血管分布成像[D];深圳大學;2015年

3 王競;色散傅里葉變換中的時間拉伸模數(shù)轉換技術研究[D];中國工程物理研究院;2015年

4 楊繼明;基于Hadoop云平臺風電機組振動數(shù)據(jù)處理的技術研究[D];華北電力大學;2015年

5 張俊;量子線路研究快速費馬數(shù)變換的量子線路邏輯實現(xiàn)[D];東南大學;2015年

6 黃浩;基于S變換的醫(yī)學影像降噪壓縮及稀疏傅里葉變換理論研究[D];山東大學;2016年

7 孫繼承;光學相干層析術中傅里葉變換光譜探測裝置關鍵問題研究[D];南京理工大學;2016年

8 涂珊;太赫茲傅里葉變換光譜技術及其應用研究[D];電子科技大學;2016年

9 趙遠;全反射傅里葉變換光譜儀微型化關鍵技術研究[D];安徽工業(yè)大學;2016年

10 陳娟;基于傅里葉變換的顯著目標檢測方法研究[D];蘇州大學;2016年

，

本文編號：2413147