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高动态GNSS接收机跟踪环路研究与实现

赵欢  
【摘要】:全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)融合了传统的无线电导航和天文测绘技术,可以提供全球、全天候、连续、实时以及海、陆、空、天等多领域的导航服务。GNSS比单系统的GPS (Global Positioning System)或者GLONASS有更高的定位精度和更好的完整性状态。因此GNSS多模接收机已经成为卫星导航接收机的重要发展方向。而对于装配在高动态载体上的接收机,其接收到GNSS信号载波频率具有高多普勒频移和高多普勒频移变化率的特点,普通民用接收机无法正常工作。 本文在深入研究GNSS系统组成、工作原理及信号格式的基础上,重点研究高动态多模跟踪环路的算法、设计与实现。论文的主要工作如下: 首先,研究了GNSS接收机的载波跟踪环路算法和码跟踪环路算法,对各种算法进行了仿真比较,根据本课题的动态性能需求,设计了锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)、载波环辅助码环的环路结构;并提出了一种兼容可配置通道的通道设计方案,该方案可以根据系统需求灵活配置跟踪通道从而达到节约硬件资源的目的。 其次,根据环路设计在VS2005中搭建了仿真平台对算法和通道进行仿真;根据环路的通道设计在Modelsim中搭建仿真平台对兼容可配置通道进行仿真; 最后,根据环路的设计和仿真的结果,编写了C和VHDL代码,并在DSP+FPGA实现平台上进行了验证和指标测试,证实了本文所提出的环路设计满足课题的性能需求。 本文研究课题来自北邮导航实验室自立项目,旨在完成多模GNSS卫星接收机的研发与实现工作。


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