北斗接收机基带信号的捕获算法研究

【摘要】： “北斗一号”卫星导航试验系统以区域卫星导航为目标,创建了中国第一个卫星无线电系统,为中国现代化北斗全球系统的建设拉开了序幕。“北斗一号”系统主要为中国及其周边地区提供快速定位、实时导航、简短通信、精密授时等服务,对于满足国民经济、国防建设的需要,具有重大的经济和社会意义。基带信号处理模块是接收机性能的关键,扩频码同步与跟踪是影响接收机性能的关键技术。研究北斗伪码捕获技术是实现导航接收机的工作基础。 本文主要任务是对基带信号的捕获算法进行相关研究。论文首先对开展本课题研究的背景进行描述。介绍了北斗“双星定位”导航原理及北斗卫星的信号结构,并对卫星信号模型进行了仿真。 第二部分首先提出了北斗接收机数字基带信号处理系统方案。文中对载频与码相位分离算法进行详尽的分析。通过此算法,可以采用FFT对多普勒频偏和PN码相位进行并行捕获。FFT快速卷积相关,以及FFT与循环卷积相结合的算法可以有效提高PN码捕获的速度和精度。 最后,结合实际北斗接收机所需的检测概率和虚警概率的检测性能,在低信噪比下,通过相干积分或非相干积分提高检测信噪比,达到满足要求的检测性能。应用雷达信号处理中的二元积累准则可以在较低的信噪比下获得满足系统要求的检测性能。 本文利用Matlab对北斗接收机的设计方案及关键算法进行了仿真,对所提出的卫星信号的捕获算法和信号检测给出了性能分析和仿真结果。理论分析及仿真表明,本文所提方案及算法可行,达到了预期设计的目标。