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《西安理工大学》 2020年
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北斗二代中频信号仿真与捕获算法研究

苗诚昊  
【摘要】:作为四大导航系统之一的北斗导航已经全面的为用户提供导航定位,北斗导航作为我国自主知识产权的导航卫星,其目前涉及到的领域有交通、农业、渔业、军事等方面。导航为我们带来了许多的方便快捷,并且推动着社会向前发展。用户有时接收导航信号并不是很理想,例如在室内、森林和高楼大厦的城市中,遮挡衰减较为严重,接收机将无法捕获到导航信号。近几年针对强噪声背景下的高灵敏度捕获成为导航信号主要的研究方向。本文将以强噪声为背景对微弱的导航信号提取为出发点,围绕接收机的捕获算法展开研究。本文以北斗二代B1频段的中频信号的产生原理作为研究背景,并在该原理的基础上,利用simulink搭建了北斗导航信号仿真平台。通过各模块的参数调节,可以得到不同的模拟导航信号,其次分析了北斗导航信号的传统捕获原理,通过不同信噪比和积分时间对传统捕获算法进行仿真验证,得出了在低信噪比下,传统捕获算法的捕获性能较差,而在相同信噪比下,积分时间的增加对传统捕获有一定的增益效果,但是相应的运算量也会增加。然后研究了应用于微弱信号检测的随机共振的方法,该方法主要针对于周期性的微弱信号,并且产生随机共振现象的三要素为非线性系统、周期信号和噪声,该系统可以通过参数调节,使有用信号和噪声产生共振现象,将有用信号得到增强,从而提高信号的信噪比。研究还发现单级双稳态随机共振提高信号的信噪比是有限的,所以文章还分析了级联双稳态的SR下的情况。针对传统捕获的问题,并结合随机共振的原理,提出一种基于SR捕获的方法,经过预处理之后的信号符合随机共振的要求,通过仿真导航信号对所提方法进行验证。综上所述,在信噪比为-35 dB条件下,所提方法捕获示意图有明显峰值,单级双稳态SR输出信噪比为-11.3 dB左右,级联双稳态SR第2级输出信噪比为-4.2dB左右,在信噪比为-25 dB条件下,单级双稳态SR系统输出的信噪比为-7.4 dB左右,与传统捕获方法相比,在同为90%捕获概率时,单级双稳态SR捕获要比传统捕获方法提高4 dB左右。级联双稳态SR捕获提高6 dB左右。
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