北斗二代導(dǎo)航接收機(jī)的捕獲跟蹤技術(shù)研究

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1、＼ｍ一ＵＮＩＶ巨ＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣｓｃＩＥＮＣＥ占ＮＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ：巧碩±學(xué)位論文ＩＪＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ，巧＼■Ｉｒ巧７３ｉ么文題目化斗二代導(dǎo)航接收機(jī)的捕獲跟綜技術(shù)研究馬Ｈｍ學(xué)科專業(yè)通信與信息系統(tǒng)學(xué)號(hào)２０１３２１０１０６２２Ｓ；｜胃作者姓名孫琳＂■－＇＂■■＇■＂■＂■＇’’＇４：－：．古Ｓ＾指導(dǎo)教師武暢副教授ｊ：ｓ巧１分類號(hào)密級(jí)注1UDC學(xué)位論文北斗二代導(dǎo)航接收機(jī)的捕

2、獲跟蹤技術(shù)研究（題名和副題名）孫琳（作者姓名）指導(dǎo)教師武暢副教授電子科技大學(xué)成都（姓名、職稱、單位名稱）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士學(xué)科專業(yè)通信與信息系統(tǒng)提交論文日期2016年5月20日論文答辯日期2016年5月24日學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)2016年6月日答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人注1：注明《國(guó)際十進(jìn)分類法UDC》的類號(hào)。ACQUISITIONANDTRACKINGTECHNIQUERESEARCHOFBEIDOU2NDNAGIVATIONRECEIVERAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofCh

3、inaMajor:CommunicationandInformationSystemsAuthor:LinSunAdvisor:AssociateProfessorChangWuSchool:SchoolofCommunication&InformationEngineering獨(dú)劍性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果１＾標(biāo)注和致謝的地方。據(jù)我所知，除了文中特別加夕ｈ，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均

4、已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。作者簽名：過(guò)、此日期：６年月興日戸論文使用授權(quán)本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）苗作者簽名：名占恭導(dǎo)師簽名：＾７喊＿ｉ日期：年月Ｗ日摘要摘要北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其目標(biāo)是提供高質(zhì)量的定位、

5、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。由于衛(wèi)星與導(dǎo)航接收機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)頻碼的相位偏移和多普勒頻率偏移，對(duì)導(dǎo)航定位和授時(shí)精度等產(chǎn)生影響。為了減小相對(duì)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的影響，導(dǎo)航接收機(jī)可采用捕獲、跟蹤技術(shù)。所以對(duì)北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的捕獲、跟蹤技術(shù)的研究有重要的現(xiàn)實(shí)意義。針對(duì)上述問(wèn)題，本文根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的ICD文件，基于Simulink建立了收發(fā)機(jī)仿真模型，在提高性能和降低硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的前提下對(duì)北斗二代基帶信號(hào)的捕獲、跟蹤算法進(jìn)行了研究和改進(jìn)，最后在綜合考慮性能和可實(shí)現(xiàn)性的基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)算法進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.基于Simulink平臺(tái)對(duì)北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)進(jìn)行建模

6、。本文根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的ICD文件介紹了北斗二代導(dǎo)航信號(hào)結(jié)構(gòu)，對(duì)北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)及信道進(jìn)行分析并搭建對(duì)應(yīng)的軟件平臺(tái)。最后，對(duì)該模型進(jìn)行信噪比校準(zhǔn)，為后續(xù)算法的研究奠定了基礎(chǔ)。2.分析比較了北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的基帶捕獲、跟蹤算法，并進(jìn)行了改進(jìn)。北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的捕獲算法的研究主要包括：基于時(shí)域的串行搜索捕獲算法、兩種基于FFT頻域并行搜索捕獲算法，以及基于PMF-FFT的并行搜索捕獲算法。在考慮算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，對(duì)PMF-FFT的并行搜索捕獲算法進(jìn)行了改進(jìn)，并基于軟件平臺(tái)對(duì)上述算法進(jìn)行了仿真對(duì)比。北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的跟蹤算法主要研究了碼相位跟蹤算法和載波跟蹤算法。首先分析

7、原始算法，在原始算法的基礎(chǔ)之上對(duì)載波頻率跟蹤算法進(jìn)行如下改進(jìn)：1）消除毛刺，2）擴(kuò)展頻率的跟蹤極限；對(duì)二象限反正切的相位跟蹤算法進(jìn)行如下改進(jìn)：1）將環(huán)路內(nèi)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為環(huán)路外置結(jié)構(gòu)，2）在相位跟蹤的基礎(chǔ)上提出了一種新的跟蹤算法——矢量跟蹤。最后，基于軟件平臺(tái)對(duì)上述跟蹤算法進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了改進(jìn)型算法的正確性及優(yōu)勢(shì)。3.選擇一種捕獲、跟蹤算法設(shè)計(jì)硬件實(shí)現(xiàn)方案，并進(jìn)行FPGA實(shí)現(xiàn)。根據(jù)仿真結(jié)果，捕獲算法選擇PMF-FFT，碼相位跟蹤算法選擇DLL，載波跟蹤算法選