【摘要】：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)已經(jīng)發(fā)展到了全球組網(wǎng)階段。為了提升導(dǎo)航定位性能,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新增了 B1C信號(hào)作為全球公開(kāi)服務(wù)信號(hào)。隨著全球組網(wǎng)速度的加快,北斗B1C信號(hào)將成為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中重要的廣播信號(hào),B1C信號(hào)捕獲是衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)信號(hào)同步的關(guān)鍵,其捕獲算法直接影響接收機(jī)的導(dǎo)航性能。因此,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航B1C信號(hào)捕獲算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有重要的實(shí)用價(jià)值。本文在綜述國(guó)內(nèi)外導(dǎo)航信號(hào)捕獲算法研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,根據(jù)北斗B1C信號(hào)的信號(hào)特性,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了北斗B1C信號(hào)捕獲算法,主要工作如下:1.闡述了導(dǎo)航信號(hào)捕獲的基本理論,分析了導(dǎo)航信號(hào)捕獲算法的性能指標(biāo),研究了 GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))導(dǎo)航信號(hào)捕獲算法,給出了針對(duì)傳統(tǒng)BPSK調(diào)制信號(hào)的捕獲算法和針對(duì)現(xiàn)代化BOC調(diào)制信號(hào)的捕獲算法,分析了各個(gè)捕獲算法的性能;2.研究了北斗B1C信號(hào)的信號(hào)特性,根據(jù)北斗B1C信號(hào)的特點(diǎn),提出了一種基于PCF(偽相關(guān)函數(shù))的北斗B1C信號(hào)捕獲算法,該算法設(shè)計(jì)了 QMBOC(正交復(fù)用二進(jìn)制偏移載波)信號(hào)的偽相關(guān)函數(shù),采用了數(shù)據(jù)分量和導(dǎo)頻分量聯(lián)合捕獲策略,給出了自適應(yīng)門限判決方法,所提出的算法有效消除了 B1C信號(hào)的自相關(guān)邊峰,實(shí)現(xiàn)了 B1C信號(hào)的無(wú)模糊捕獲,提高了捕獲靈敏度;3.針對(duì)北斗B1C信號(hào)帶寬較大的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于ZYNQ架構(gòu)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī),并對(duì)北斗B1C信號(hào)捕獲算法進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì),給出了各功能模塊的實(shí)現(xiàn)流程,利用VHDL語(yǔ)言和C語(yǔ)言,在ZYNQ平臺(tái)上對(duì)各功能模塊進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā),驗(yàn)證了本文提出的捕獲算法各模塊的功能;4.在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)上,對(duì)北斗B1C信號(hào)捕獲算法進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試了導(dǎo)航中頻信號(hào)帶寬、B1C信號(hào)捕獲情況、捕獲時(shí)間以及捕獲算法運(yùn)行功耗等性能,測(cè)試結(jié)果表明,所提出的捕獲算法能夠準(zhǔn)確地捕獲北斗B1C信號(hào)。
【圖文】：

２．１．１導(dǎo)航接收機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)逡逑導(dǎo)航接收機(jī)屬于導(dǎo)航系統(tǒng)用戶設(shè)備部分，用于獲取定位導(dǎo)航信息，導(dǎo)航接收逡逑機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２－１所示。逡逑全頻點(diǎn)天線逡逑一？低噪放一？邋ＲＦ芯片——？邋ＡＤＣ邋邐？邋ＦＰＧＡ芯片邋邐？邋ＤＳＰ處理器邋一一？用戶界面逡逑射頻前端處理部分邐基帶數(shù)字信號(hào)處理部分邐定位解算部分逡逑圖２－１導(dǎo)航接收機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ邋ｒｅｃｅｉｖｅｒ邋ｉｎｔｅｒｎａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑導(dǎo)航接收機(jī)分為射頻前端處理、基帶數(shù)字信號(hào)處理以及定位解算三個(gè)功能模逡逑塊。射頻前端的全頻點(diǎn)天線接收可見(jiàn)衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)，接收到衛(wèi)星信號(hào)后，經(jīng)過(guò)逡逑功率放大輸入到射頻芯片，射頻芯片對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行混頻濾波處理，得到模擬中逡逑頻信號(hào)，再經(jīng)ＡＤＣ采樣得到數(shù)字中頻信號(hào)；接收機(jī)的基帶處理包括捕獲、跟蹤、逡逑位同步、報(bào)文同步、電文譯碼五個(gè)部分，在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（ＦＰＧＡ）中完成數(shù)逡逑字中頻信號(hào)基帶處理之后，得到導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，然后ＦＰＧＡ將數(shù)據(jù)重新封裝為適逡逑合ＳＰＩ接口傳輸?shù)膱?bào)文幀，通過(guò)串口傳輸給處理器；ＤＳＰ處理器從導(dǎo)航報(bào)文中解逡逑算得到衛(wèi)星時(shí)間、衛(wèi)星位置、偽距、多普勒頻移等數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行定位解逡逑算

編號(hào)進(jìn)行相應(yīng)本地碼的生成，并利用本地碼來(lái)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。因此，，對(duì)于單個(gè)衛(wèi)逡逑星信號(hào)的捕獲實(shí)質(zhì)上是在載波頻率、偽碼相位所組成的二維空間內(nèi)的信號(hào)搜索，逡逑單個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的二維搜索如圖２－２所示。逡逑一個(gè)搜索單元邐１逡逑ｒｌ邐邋邋ｐｐ逡逑邐邐邋邋頻逡逑起始搜索單元一？邐邋邋邋｜逡逑邐邐％逡逑邐區(qū)逡逑邐邋邋間逡逑邐邐邐逡逑＜邐碼相位搜索區(qū)間邐？逡逑圖２－２單個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的二維搜索逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｓｅａｒｃｈ邋ｏｆ邋ａ邋ｓｉｎｇｌｅ邋ｓａｔｅｌｌｉｔｅ邋ｓｉｇｎａｌ逡逑衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)相對(duì)于地面接收機(jī)的多普勒頻移范圍可通過(guò)計(jì)算求得，若衛(wèi)星信號(hào)逡逑的載波中心頻率為NB，產(chǎn)生的最大多普勒頻移為５０００Ｈｚ，則頻率搜索區(qū)間是逡逑（NB－５0００，邋NB＋５0００）。碼相位搜索區(qū)間由測(cè)距碼周期決定，若測(cè)距碼周期為ｃ個(gè)逡逑碼片，則碼相位搜索區(qū)間為（０，邋ｅ－ｌ）。捕獲算法和接收機(jī)的啟動(dòng)方式共同決定了逡逑起始搜索單元的選擇，每個(gè)搜索單元對(duì)應(yīng)的估計(jì)值誤差為半個(gè)頻率步進(jìn)寬度和半逡逑個(gè)碼片長(zhǎng)度［５＜＞］。逡逑導(dǎo)航信號(hào)的捕獲涉及到本地信號(hào)的復(fù)制、相關(guān)運(yùn)算、積分運(yùn)算以及信號(hào)檢測(cè)，逡逑信號(hào)捕獲的原理如圖２－３所示。逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN967.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號(hào)：2614961