本文關(guān)鍵詞：北斗二代導(dǎo)航接收機(jī)的捕獲跟蹤技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 導(dǎo)航接收機(jī) 信號捕獲 信號跟蹤 矢量跟蹤

【摘要】：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),其目標(biāo)是提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。由于衛(wèi)星與導(dǎo)航接收機(jī)之間的相對運(yùn)動會產(chǎn)生擴(kuò)頻碼的相位偏移和多普勒頻率偏移,對導(dǎo)航定位和授時精度等產(chǎn)生影響。為了減小相對運(yùn)動帶來的影響,導(dǎo)航接收機(jī)可采用捕獲、跟蹤技術(shù)。所以對北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的捕獲、跟蹤技術(shù)的研究有重要的現(xiàn)實(shí)意義。針對上述問題,本文根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的ICD文件,基于Simulink建立了收發(fā)機(jī)仿真模型,在提高性能和降低硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的前提下對北斗二代基帶信號的捕獲、跟蹤算法進(jìn)行了研究和改進(jìn),最后在綜合考慮性能和可實(shí)現(xiàn)性的基礎(chǔ)上,對相關(guān)算法進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.基于Simulink平臺對北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)進(jìn)行建模。本文根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的ICD文件介紹了北斗二代導(dǎo)航信號結(jié)構(gòu),對北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)及信道進(jìn)行分析并搭建對應(yīng)的軟件平臺。最后,對該模型進(jìn)行信噪比校準(zhǔn),為后續(xù)算法的研究奠定了基礎(chǔ)。2.分析比較了北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的基帶捕獲、跟蹤算法,并進(jìn)行了改進(jìn)。北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的捕獲算法的研究主要包括:基于時域的串行搜索捕獲算法、兩種基于FFT頻域并行搜索捕獲算法,以及基于PMF-FFT的并行搜索捕獲算法。在考慮算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的基礎(chǔ)上,對PMF-FFT的并行搜索捕獲算法進(jìn)行了改進(jìn),并基于軟件平臺對上述算法進(jìn)行了仿真對比。北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的跟蹤算法主要研究了碼相位跟蹤算法和載波跟蹤算法。首先分析原始算法,在原始算法的基礎(chǔ)之上對載波頻率跟蹤算法進(jìn)行如下改進(jìn):1)消除毛刺,2)擴(kuò)展頻率的跟蹤極限;對二象限反正切的相位跟蹤算法進(jìn)行如下改進(jìn):1)將環(huán)路內(nèi)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為環(huán)路外置結(jié)構(gòu),2)在相位跟蹤的基礎(chǔ)上提出了一種新的跟蹤算法——矢量跟蹤。最后,基于軟件平臺對上述跟蹤算法進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了改進(jìn)型算法的正確性及優(yōu)勢。3.選擇一種捕獲、跟蹤算法設(shè)計硬件實(shí)現(xiàn)方案,并進(jìn)行FPGA實(shí)現(xiàn)。根據(jù)仿真結(jié)果,捕獲算法選擇PMF-FFT,碼相位跟蹤算法選擇DLL,載波跟蹤算法選擇改進(jìn)型的FLL+PLL,并設(shè)計對應(yīng)的硬件實(shí)現(xiàn)方案�；赬ilinx公司的FPGA芯片XC7K70T進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn),將硬件仿真結(jié)果與軟件平臺仿真結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證了實(shí)現(xiàn)的可行性及正確性。
【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)航接收機(jī) 信號捕獲 信號跟蹤 矢量跟蹤
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN967.1;TN965.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 縮略詞表15-16
• 第一章 緒論16-21
• 1.1 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展概況16-18
• 1.2 導(dǎo)航接收機(jī)的捕獲跟蹤技術(shù)的研究意義與現(xiàn)狀18-19
• 1.2.1 導(dǎo)航接收機(jī)的捕獲跟蹤技術(shù)的研究意義18
• 1.2.2 導(dǎo)航接收機(jī)的捕獲跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 本論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排19-21
• 第二章 北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)21-29
• 2.1 北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航信號結(jié)構(gòu)21-23
• 2.1.1 導(dǎo)航電文21-22
• 2.1.2 偽隨機(jī)碼22-23
• 2.1.3 載波23
• 2.2 北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)框圖23-27
• 2.2.1 發(fā)送端/傳輸信道24-25
• 2.2.2 接收端25-27
• 2.2.2.1 A/D采樣25-27
• 2.2.2.2 基帶信號處理單元27
• 2.3 北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)校準(zhǔn)27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 北斗二代導(dǎo)航接收機(jī)的捕獲算法研究29-50
• 3.1 捕獲參數(shù)的設(shè)置分析29-31
• 3.1.1 多普勒頻率搜索范圍29-30
• 3.1.2 搜索步長30-31
• 3.1.3 捕獲門限31
• 3.2 基本捕獲算法研究31-46
• 3.2.1 時域串行搜索捕獲算法32-36
• 3.2.2 基于快速傅里葉變換的并行搜索捕獲算法36-38
• 3.2.2.1 基于FFT的多普勒頻率并行搜索捕獲算法36
• 3.2.2.2 基于FFT的碼相位并行搜索捕獲算法36-38
• 3.2.3 基于PMF-FFT的并行搜索捕獲算法38-40
• 3.2.4 基于PMF-FFT的改進(jìn)型算法40-46
• 3.2.4.1 改進(jìn)型算法原理40-43
• 3.2.4.2 改進(jìn)型算法仿真分析43-46
• 3.3 捕獲算法性能比較分析46-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 北斗二代導(dǎo)航接收機(jī)的跟蹤算法研究50-67
• 4.1 環(huán)路設(shè)計50-51
• 4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字控制環(huán)路模型50
• 4.1.2 環(huán)路鎖定過程50-51
• 4.1.2.1 一階環(huán)路鎖定過程50-51
• 4.1.2.2 二階環(huán)路鎖定過程51
• 4.2 跟蹤模型設(shè)計51-52
• 4.3 碼相位跟蹤環(huán)52-54
• 4.3.1 碼相位跟蹤原理52-54
• 4.3.2 碼相位跟蹤仿真結(jié)果54
• 4.4 載波跟蹤54-65
• 4.4.1 頻率跟蹤54-60
• 4.4.1.1 頻率跟蹤算法55-56
• 4.4.1.2 改進(jìn)型的頻率跟蹤56-58
• 4.4.1.3 頻率跟蹤范圍擴(kuò)展58-60
• 4.4.2 相位跟蹤60-65
• 4.4.2.1 相位跟蹤算法60-61
• 4.4.2.2 改進(jìn)型的二象限鑒相環(huán)61-63
• 4.4.2.3 一種新的相位跟蹤算法——矢量跟蹤63-65
• 4.5 信號跟蹤的總體設(shè)計65-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第五章 算法的FPGA實(shí)現(xiàn)67-86
• 5.1 北斗二代導(dǎo)航接收機(jī)的捕獲跟蹤算法的整體實(shí)現(xiàn)方案67
• 5.2 捕獲模塊的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)67-71
• 5.2.1 各子模塊的設(shè)計68-70
• 5.2.1.1 偽碼發(fā)生器模塊68-69
• 5.2.1.2 分段相關(guān)積分模塊69
• 5.2.1.3 FFT模塊69
• 5.2.1.4 判決模塊69-70
• 5.2.1.5 碼NCO模塊70
• 5.2.2 捕獲模塊的設(shè)計仿真70-71
• 5.3 跟蹤模塊的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)71-85
• 5.3.1 碼相位跟蹤模塊72-75
• 5.3.1.1 各子模塊的設(shè)計72-74
• 5.3.1.2 碼相位跟蹤模塊的設(shè)計仿真74-75
• 5.3.2 載波頻率跟蹤模塊75-81
• 5.3.2.1 正余弦信號發(fā)生器模塊75-78
• 5.3.2.2 各子模塊的設(shè)計78-79
• 5.3.2.3 載波頻率跟蹤模塊的設(shè)計仿真79-81
• 5.3.3 載波相位跟蹤模塊81-85
• 5.3.3.1 各子模塊的設(shè)計81-84
• 5.3.3.2 載波相位跟蹤模塊的設(shè)計仿真84-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 第六章 總結(jié)與展望86-87
• 6.1 論文總結(jié)86
• 6.2 后續(xù)工作展望86-87
• 致謝87-88
• 參考文獻(xiàn)88-90
• 個人簡歷、攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果90-91

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 門蘭寧;北斗接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

2 張偉;GNSS高動態(tài)接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

3 唐學(xué)術(shù);高動態(tài)GPS接收機(jī)的捕獲與跟蹤算法研究[D];北京理工大學(xué);2008年

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本文編號：614023