本文關鍵詞：高靈敏度北斗衛(wèi)星導航接收機環(huán)路跟蹤技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自主創(chuàng)新研發(fā)的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng),繼美國GPS和俄羅斯GLONASS導航系統(tǒng)后的全球第三大衛(wèi)星導航系統(tǒng)。隨著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)組網(wǎng)推進,北斗產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,北斗產(chǎn)業(yè)鏈對我國國民經(jīng)濟建設、國防安全建設等具有重要戰(zhàn)略意義。接收機環(huán)路跟蹤性能直接決定著接收機性能,研究高靈敏度、高性能的環(huán)路跟蹤技術對高性能導航接收機研究具有重要意義。深入分析北斗B1I信號調(diào)制方式與GPS信號體制的異同,建立了傳統(tǒng)鎖相環(huán)跟蹤環(huán)路。從時域和頻率研究了環(huán)路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)響應和穩(wěn)態(tài)響應誤差,對于不同的輸入激勵信號可以采用不同階數(shù)的跟蹤環(huán)路。建立環(huán)路誤差源模型,仿真分析了誤差源與環(huán)路結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關系,在嵌入式平臺設計完成了鎖相環(huán)路跟蹤技術,驗證了傳統(tǒng)鎖相環(huán)路的跟蹤性能。深入研究積分時間T_(coh)對環(huán)路跟蹤性能的影響。針對調(diào)制有NH碼的北斗D1導航電文,提出了一種改進直方圖的位同步方法,該方法利用直方圖的思想和調(diào)制周期性的NH碼電文,可以快速實現(xiàn)比特同步。研究設計了兼容GPS和BD的相干積分方法,該法根據(jù)比特邊沿和比特計數(shù)可以靈活調(diào)節(jié)環(huán)路積分周期。完成了基于FPGA的相干積分,在硬件平臺驗證了積分時間T_(coh)對弱信號跟蹤能力的提升。加長積分周期T_(coh)可以提高弱信號的跟蹤能力,但是積分時間不能無限加長,隨著信號強度降低環(huán)路跟蹤精度較差。為了更進一步精確環(huán)路信息、抑制環(huán)路噪聲、提高環(huán)路跟蹤精度,研究建立了基于濾波估計的閉環(huán)反饋控制環(huán)路,從環(huán)路的組成結(jié)構(gòu)入手,建立了基于鑒相器輸出和環(huán)路濾波器輸出的濾波估計模型。在嵌入式平臺設計完成了系統(tǒng)模型,驗證基于濾波估計的環(huán)路跟蹤性能優(yōu)勢。設計了基于FPGA和DSP的系統(tǒng)開發(fā)驗證平臺,為環(huán)路跟蹤技術的試驗驗證提供平臺。FPGA主要完成基帶數(shù)據(jù)處理,可同時并行處理多個通道,DSP主要完成導航解算等復雜運算。該框架的接收機也是目前主流的開發(fā)平臺,為進一步的深入研究高性能的接收機提供基礎。
【關鍵詞】：北斗跟蹤環(huán)路 鎖相環(huán) 環(huán)路誤差 相干積分 濾波估計 FPGA/DSP
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN967.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 論文研究背景及意義12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-15
• 1.2.1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展概況13-14
• 1.2.2 衛(wèi)星導航接收機跟蹤環(huán)路技術研究現(xiàn)狀及發(fā)展14-15
• 1.3 論文研究內(nèi)容與安排15-17
• 第二章 北斗B1I頻點衛(wèi)星信號跟蹤技術研究17-44
• 2.1 北斗B1I頻點衛(wèi)星信號研究分析17-20
• 2.1.1 北斗B1頻點調(diào)制信號分析17-18
• 2.1.2 北斗B1I頻點導航電文調(diào)制分析18-20
• 2.2 北斗衛(wèi)星信號跟蹤算法研究與設計20-25
• 2.2.2 載波跟蹤環(huán)路研究與設計21-22
• 2.2.3 碼跟蹤環(huán)路研究與設計22-23
• 2.2.4 環(huán)路濾波器設計23-25
• 2.3 北斗導航接收機環(huán)路跟蹤性能及誤差源研究25-37
• 2.3.1 環(huán)路跟蹤性能研究研究25-28
• 2.3.2 鎖相環(huán)跟蹤誤差分析28-34
• 2.3.3 鎖頻環(huán)跟蹤誤差分析34-36
• 2.3.4 碼跟蹤環(huán)路誤差分析36-37
• 2.4 北斗衛(wèi)星導航接收機環(huán)路跟蹤誤差試驗及分析37-43
• 2.4.1 靜態(tài)環(huán)境下環(huán)路跟蹤性能試驗及誤差分析37-39
• 2.4.2 動態(tài)和高動態(tài)環(huán)境下環(huán)路跟蹤性能試驗及誤差分析39-41
• 2.4.3 弱信號環(huán)境下試驗及誤差分析41-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第三章 基于相干積分的高靈敏度北斗衛(wèi)星跟蹤算法及FPGA設計實現(xiàn)研究44-61
• 3.1 基于相干積分的高靈敏度跟蹤算法研究44-50
• 3.1.1 相干積分基本原理44-47
• 3.1.2 窄帶—寬帶功率比值法測定載噪比47
• 3.1.3 基于相干積分的跟蹤環(huán)路性能研究47-50
• 3.2 基于FPGA的相干積分算法設計實現(xiàn)50-57
• 3.2.1 一種改進直方圖的位同步/幀同步方法50-53
• 3.2.2 基于FPGA的相干積分設計實現(xiàn)及仿真53-57
• 3.3 基于FPGA的相干積分算法性能試驗及分析57-60
• 3.3.1 靜態(tài)環(huán)境下試驗誤差及分析57-59
• 3.3.2 動態(tài)環(huán)境下試驗及誤差分析59-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 第四章 基于卡爾曼濾波估計的跟蹤環(huán)路性能研究61-76
• 4.1 環(huán)路參數(shù)對環(huán)路跟蹤性能的影響研究和分析61-65
• 4.1.1 環(huán)路參數(shù)對跟蹤性能的影響分析61-63
• 4.1.2 環(huán)路參數(shù)自適應調(diào)節(jié)對跟蹤性能的影響試驗及分析63-65
• 4.2 基于卡爾曼濾波估計的跟蹤算法研究65-69
• 4.2.1 基于鑒相器輸出的濾波模型研究65-66
• 4.2.2 基于環(huán)路濾波器輸出的濾波模型研究66-69
• 4.3 基于卡爾曼濾波估計的跟蹤環(huán)路性能試驗及分析69-74
• 4.3.1 靜態(tài)場景下基于濾波估計的跟蹤環(huán)路性能驗證及分析69-70
• 4.3.2 動態(tài)和高動態(tài)場景下基于濾波估計的跟蹤環(huán)路性能驗證及分析70-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 第五章 北斗衛(wèi)星導航接收機信號處理算法驗證平臺設計與性能試驗驗證76-92
• 5.1 北斗接收機信號處理與驗證平臺總體設計方案76-78
• 5.1.1 接收機硬件平臺方案設計76-78
• 5.2 基于FPGA/DSP驗證平臺的方案設計和實現(xiàn)78-81
• 5.2.1 基于FPGA的基帶數(shù)據(jù)處理設計78-80
• 5.2.2 DSP與FPGA及外圍接口設計80-81
• 5.3 基于FPGA/DSP的驗證平臺及導航定位性能試驗驗證81-91
• 5.3.1 基于FPGA/DSP的驗證平臺和驗證場景81-84
• 5.3.2 基于FPGA/DSP的接收機導航定位性能試驗驗證84-91
• 5.4 本章小結(jié)91-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-94
• 6.1 本文主要研究工作92-93
• 6.2 后續(xù)工作展望93-94
• 參考文獻94-98
• 致謝98-99
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文99

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 沈鋒;李偉東;李強;;基于I/Q支路相干積分觀測濾波的GPS接收機信號跟蹤方法[J];電子與信息學報;2015年01期

2 王前;胡彩波;;一種基于相對固定增益的Kalman濾波信號跟蹤算法[J];高技術通訊;2015年01期

3 李榮冰;黃雋yN;劉建業(yè);謝非;;基于非線性濾波估計的北斗B1QPSK信號跟蹤方法[J];控制與決策;2014年09期

4 王一格;孫武;李君;趙賽果;;基于Kalman濾波的載波跟蹤環(huán)路設計[J];宇航計測技術;2014年03期

5 楊雪梅;尹鑫;劉衛(wèi)新;楊佼;;INS輔助的北斗二代用戶機跟蹤算法分析[J];火力與指揮控制;2014年04期

6 劉征岳;趙秋明;;北斗接收機載波跟蹤環(huán)設計與實現(xiàn)[J];計算機工程與設計;2014年03期

7 譚左紅;田增山;;基于FPGA+DSP的高速基帶信號處理平臺的設計[J];科學技術與工程;2014年03期

8 藺曉龍;何文濤;徐建華;葉甜春;;北斗衛(wèi)星導航接收機中類相干積分算法[J];計算機仿真;2013年11期

9 蔡艷輝;胡銳;程鵬飛;楊云春;王權;;一種基于FPGA+DSP的北斗兼容型高精度接收機系統(tǒng)設計[J];導航定位學報;2013年02期

10 張?zhí)嵘?鄭建生;章紅平;嚴昆侖;;GNSS接收機晶振參數(shù)對載波相位測量的影響分析[J];武漢大學學報(信息科學版);2012年12期

  本文關鍵詞：高靈敏度北斗衛(wèi)星導航接收機環(huán)路跟蹤技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：462155