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北斗卫星导航B1C信号捕获算法的设计与实现

刘少强  
【摘要】:北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)已经发展到了全球组网阶段。为了提升导航定位性能,北斗卫星导航系统新增了 B1C信号作为全球公开服务信号。随着全球组网速度的加快,北斗B1C信号将成为北斗卫星导航系统中重要的广播信号,B1C信号捕获是卫星导航接收机信号同步的关键,其捕获算法直接影响接收机的导航性能。因此,北斗卫星导航B1C信号捕获算法的设计与实现具有重要的实用价值。本文在综述国内外导航信号捕获算法研究现状基础上,根据北斗B1C信号的信号特性,设计并实现了北斗B1C信号捕获算法,主要工作如下:1.阐述了导航信号捕获的基本理论,分析了导航信号捕获算法的性能指标,研究了 GNSS(全球导航卫星系统)导航信号捕获算法,给出了针对传统BPSK调制信号的捕获算法和针对现代化BOC调制信号的捕获算法,分析了各个捕获算法的性能;2.研究了北斗B1C信号的信号特性,根据北斗B1C信号的特点,提出了一种基于PCF(伪相关函数)的北斗B1C信号捕获算法,该算法设计了 QMBOC(正交复用二进制偏移载波)信号的伪相关函数,采用了数据分量和导频分量联合捕获策略,给出了自适应门限判决方法,所提出的算法有效消除了 B1C信号的自相关边峰,实现了 B1C信号的无模糊捕获,提高了捕获灵敏度;3.针对北斗B1C信号带宽较大的特点,设计了基于ZYNQ架构的卫星导航接收机,并对北斗B1C信号捕获算法进行了模块化设计,给出了各功能模块的实现流程,利用VHDL语言和C语言,在ZYNQ平台上对各功能模块进行了电路设计与软件开发,验证了本文提出的捕获算法各模块的功能;4.在卫星导航接收机上,对北斗B1C信号捕获算法进行了测试,测试了导航中频信号带宽、B1C信号捕获情况、捕获时间以及捕获算法运行功耗等性能,测试结果表明,所提出的捕获算法能够准确地捕获北斗B1C信号。


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