“北斗二代”B1频段D2弱信号捕获算法研究及其FPGA验证系统实现

摘要

卫星导航在人类发展历史中起着相当重要的作用,而北斗导航卫星系统以其独特的优势,已经在多个行业和居民生活领域得到了广泛的应用.室内、森林和城市等环境下定位导航需求在不断地增加,而在这些环境中,由于受到多径传播和穿墙损耗等因素的影响,接收到信号的功率被大大地减弱.此时,普通的北斗接收机很难捕获到正确的信号.因此,解决微弱环境下北斗信号的正确接收十分重要. 本文主要研究北斗二代B1频段D2弱信号的捕获.在深入理解北斗二代导航原理及B1频带D2信号结构的基础上,研究了传统信号捕获技术,包括串行捕获算法、时域并行捕获算法和频域并行捕获算法,以及弱信号常用的捕获方法,包括增长积分时间和差分相干积分.分析比特反转对信号捕获带来的影响,研究并仿真了存在比特翻转时域并行捕获(Time Parallel Acquisition with Bit Transition,TPABT)算法,对结果进行分析,达到了捕获概率在0.99以上的指标.在ISE Design Suite14.7平台上利用Verilog-HDL语言实现了TPABT算法FPGA验证的设计,使用chipscope完成了TPABT算法在Xilinx xc7vx485t-2ffg1761型号评估板上的板级验证,结果符合设计要求. 目前,国内外对北斗卫星弱信号捕获技术的研究还比较少,而本文研究的TPABT捕获算法可以应用到北斗接收机,实现高楼、森林林立等环境中的弱信号的捕获,进而有望加快形成北斗完整的卫星导航产业链,为交通、电力、通信、金融等领域的应用提供更好的保障措施.

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