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《电子科技大学》 2016年
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北斗二代导航接收机的捕获跟踪技术研究

孙琳  
【摘要】:北斗卫星导航系统是我国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,其目标是提供高质量的定位、导航和授时服务。由于卫星与导航接收机之间的相对运动会产生扩频码的相位偏移和多普勒频率偏移,对导航定位和授时精度等产生影响。为了减小相对运动带来的影响,导航接收机可采用捕获、跟踪技术。所以对北斗二代卫星导航系统的捕获、跟踪技术的研究有重要的现实意义。针对上述问题,本文根据北斗卫星导航系统的ICD文件,基于Simulink建立了收发机仿真模型,在提高性能和降低硬件实现复杂度的前提下对北斗二代基带信号的捕获、跟踪算法进行了研究和改进,最后在综合考虑性能和可实现性的基础上,对相关算法进行了FPGA实现。本文的主要工作和创新点如下:1.基于Simulink平台对北斗二代导航系统的收发机进行建模。本文根据北斗卫星导航系统的ICD文件介绍了北斗二代导航信号结构,对北斗二代导航系统的收发机及信道进行分析并搭建对应的软件平台。最后,对该模型进行信噪比校准,为后续算法的研究奠定了基础。2.分析比较了北斗二代导航系统的基带捕获、跟踪算法,并进行了改进。北斗二代导航系统的捕获算法的研究主要包括:基于时域的串行搜索捕获算法、两种基于FFT频域并行搜索捕获算法,以及基于PMF-FFT的并行搜索捕获算法。在考虑算法实现复杂度的基础上,对PMF-FFT的并行搜索捕获算法进行了改进,并基于软件平台对上述算法进行了仿真对比。北斗二代导航系统的跟踪算法主要研究了码相位跟踪算法和载波跟踪算法。首先分析原始算法,在原始算法的基础之上对载波频率跟踪算法进行如下改进:1)消除毛刺,2)扩展频率的跟踪极限;对二象限反正切的相位跟踪算法进行如下改进:1)将环路内置结构转化为环路外置结构,2)在相位跟踪的基础上提出了一种新的跟踪算法——矢量跟踪。最后,基于软件平台对上述跟踪算法进行了仿真,验证了改进型算法的正确性及优势。3.选择一种捕获、跟踪算法设计硬件实现方案,并进行FPGA实现。根据仿真结果,捕获算法选择PMF-FFT,码相位跟踪算法选择DLL,载波跟踪算法选择改进型的FLL+PLL,并设计对应的硬件实现方案。基于Xilinx公司的FPGA芯片XC7K70T进行了硬件实现,将硬件仿真结果与软件平台仿真结果进行对比,验证了实现的可行性及正确性。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN967.1;TN965.5

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