【摘要】：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號處理一般經(jīng)過捕獲,跟蹤和解算三個(gè)階段。其中捕獲既是北斗衛(wèi)星信號處理的第一階段,也是至為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。北斗衛(wèi)星信號的捕獲面臨兩個(gè)問題:1.在復(fù)雜的環(huán)境下,信號的信噪比很低,不利于將衛(wèi)星信號從噪聲中分離,難以捕獲。2.衛(wèi)星捕獲算法中含有大量的FFT運(yùn)算,在沒有單獨(dú)的硬件加速的情況下,軟件接收機(jī)冷啟動(dòng)需要較長時(shí)間。本文主要對北斗衛(wèi)星軟件接收機(jī)的捕獲算法進(jìn)行深入研究,并給出上述兩個(gè)問題的解決方案,主要的研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面:1.針對NH碼每隔1ms就有可能發(fā)生跳變,影響北斗衛(wèi)星接收機(jī)捕獲靈敏度的問題,提出一種改進(jìn)的相干累積算法。通過遍歷連續(xù)信號的數(shù)據(jù)塊的組成,找出大于門限的相關(guān)值,減弱NH碼跳變對信號累加的影響[1]。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)的相干累積算法可以有效提高對弱信號的捕獲成功率。與傳統(tǒng)的相干累積算法相比,延長了累積時(shí)間;與非相干累積算法相比,捕獲靈敏度提高了2dB左右。同時(shí)采用先累加后相關(guān)的方法,有效的降低了算法復(fù)雜度。2.提出一種剝離NH碼的方法。利用首次捕獲結(jié)果,通過抽樣值進(jìn)行完全匹配,剝離NH碼后使用相干累積算法。通過驗(yàn)證,該算法可以完整剝離NH碼,在20ms的累積長度下,比非相干累積算法有4dB左右的增益,提高了北斗衛(wèi)星軟件接收機(jī)的靈敏度。3.針對捕獲算法包含大量FFT運(yùn)算,耗時(shí)和計(jì)算效率低的問題,提出一種基于CUDA平臺的衛(wèi)星捕獲算法。利用CUDA平臺強(qiáng)大的并行性和浮點(diǎn)計(jì)算能力為捕獲算法加速,降低捕獲算法的運(yùn)行時(shí)間。經(jīng)過驗(yàn)證,基于CUDA平臺的捕獲算法,相比僅依賴CPU,運(yùn)算速度有較大的提升。4.搭建基于C語言的北斗衛(wèi)星軟件接收機(jī)仿真平臺。對傳統(tǒng)的衛(wèi)星信號捕獲算法和本文所提的捕獲算法進(jìn)行仿真分析和對比驗(yàn)證。
【圖文】：

介紹了偽隨機(jī)碼的生成原理及其強(qiáng)自相關(guān)性，，最后介紹了載波，導(dǎo)航電文的內(nèi)容和構(gòu)成。逡逑２．１北斗衛(wèi)星信號模型逡逑北斗衛(wèi)星信號產(chǎn)生過程如圖２－１所示。首先根據(jù)衛(wèi)星的編號，生成對應(yīng)Ｉ路和Ｑ路逡逑的測距碼。將測距碼與ＮＨ碼以及導(dǎo)航電文相乘生成基帶擴(kuò)頻信號數(shù)據(jù)。通過單／雙極逡逑性變換之后，分別與正弦載波和余弦載波相乘，調(diào)制成ＢＰＳＫ信號。兩路數(shù)據(jù)相結(jié)合逡逑后形成ＱＰＳＫ信號。逡逑邐邐￣￣￣ｍ邐、＇、逡逑Ｂ１Ｉ測距碼——單／雙極性變換｜￣Ｋｇ）邐逡逑Ｔ邋Ｔ、、0邋—？邋－１邐ｊ邐ｙ逡逑ＮＨ碼｜導(dǎo)航數(shù)＿邐｜載＾產(chǎn)生載波ＮＣ0｜逡逑￣１邐邋邐邐邋”邐Ｂ１逡逑ｆ邐信號逡逑ｂｉｑ邋測距碼邐￣￣單邋／邋雙極性——［ｐｓＫ邋調(diào)‘￣￣＇逡逑Ｔ邐0、、，邐路邐邐邐逡逑ＮＨ碼｜導(dǎo)航數(shù)據(jù)（Ｑ）逡逑圖２－１北斗衛(wèi)星信號產(chǎn)生框圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｂｅｉｄｏｕ邋ｓａｔｅｌｌｉｔｅ邋ｓｉｇｎａｌ逡逑北斗衛(wèi)星信號的數(shù)字模型可以用式２－１來表示［２７］。逡逑ｆ邋（0邋＝劣Ｃ／（／）Ｄ／邋⑶…疋介邋＋邋＜）邋＋邐⑴ｓｉｎ（２；ｒ／ｅ／邋＋邋＜）邐（２－１）逡逑各符號的意義如表２－１所示。逡逑７逡逑

２．３．１偽隨機(jī)碼的生成逡逑偽隨機(jī)碼生成器的原理就是對兩個(gè)長度為１１位的Ｇ１序列和Ｇ２序列做模二加運(yùn)算。逡逑偽隨機(jī)碼的生成過程如圖２－２所示。通過兩個(gè)１１位的存儲器，移動(dòng)抽頭的指向，選擇不逡逑同Ｇ２相位可以得到不同的ＰＲＮ碼。逡逑邐＾邋１２３４５６７８９邐１０邋１１邋邐逡逑復(fù)酬時(shí)鐘瞎列＾測距碼逡逑移位控制時(shí)鐘１邐＾邐—逡逑Ｉ邐Ｉ逡逑Ｉ邐Ｉ逡逑邐２邋｜邋３邋｜邋４邐５邋｜邋６邋｜邋７邐８邋｜邋９邋｜邋１０邋｜邋１１逡逑圖２－２北斗衛(wèi)星信號ＰＲＮ碼生成器逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋ＰＲＮ邋Ｃｏｄｅ邋Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ邋ｆｏｒ邋Ｂｅｉｄｏｕ邋Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ邋Ｓｉｇｎａｌ逡逑Ｇ１和Ｇ２序列的生成多項(xiàng)式如式２－２和式２－３所示。逡逑Ｇ＼｛Ｘ）邋＝邋＼邋＋邋Ｘ邋＋邋Ｘ１邋＋邐＋邋Ｘ９邋＋邐（２－２）逡逑Ｇ２｛Ｘ）邋＝邋＼邋＋邋Ｘ邋＋邋Ｘ１邋＋邐＋邋Ｘ４邋＋邋Ｘ５邋＋邐＋邋Ｘ９邋＋邋Ｘｎ邐（２－３）逡逑Ｇ２序列相位分配如表２－２所示。逡逑表２－２邋Ｇ２序列相位分配表逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－２邋Ｔｈｅ邋ｐｈａｓｅ邋ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ邋ｏｆ邋Ｇ２邋ｓｅｑｕｅｎｃｅ逡逑編號邐衛(wèi)星類型邐測距碼編號邋Ｇ２序列相位分配逡逑１邐ＧＥＯ衛(wèi)星邐１邐１十３逡逑２邐ＧＥＯ衛(wèi)星邐２邐１十４逡逑３邐ＧＥＯ衛(wèi)星邐３邐１十５逡逑４邐ＧＥＯ衛(wèi)星邐４
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN967.1;TP301.6

【參考文獻(xiàn)】

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1 徐亮;曾慶喜;唐琳琳;曾慶化;;基于平均相關(guān)算法的北斗B2信號快速捕獲[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

2 王鳳嬌;陳偉;吳迪;;北斗導(dǎo)航系統(tǒng)B1頻點(diǎn)弱信號捕獲技術(shù)研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(信息與管理工程版);2014年06期

3 李健;陳杰;;一種改進(jìn)的北斗衛(wèi)星信號并行捕獲方法[J];宇航學(xué)報(bào);2014年11期

4 姚相振;崔紹龍;方金云;;優(yōu)化的PFA算法在GPS軟件接收機(jī)中的應(yīng)用[J];通信學(xué)報(bào);2012年04期

5 覃新賢;韓承德;謝應(yīng)科;;GPS軟件接收機(jī)中的一種實(shí)用高靈敏度快速捕獲算法[J];電子學(xué)報(bào);2010年01期

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1 吳曉東;;GNSS二次編碼分析[A];第二屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會電子文集[C];2011年

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1 武新波;基于CUDA的GPS軟件接收機(jī)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

2 鄒力涵;北斗二代軟件接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

本文編號：2662062