高动态直接序列扩频接收机跟踪技术研究与实现

摘要

卫星导航和互联网一样，两者都是美国国防部带给世界的礼物。目前，我国卫星导航已在各个领域广泛使用。但是，我们对卫星导航核心技术的研究还不够深入，特别是高动态复杂环境下卫星导航接收机的研究。
　　在扩频接收机中，载波跟踪是最脆弱、最关键的环路，往往是整个接收机的能否正常工作，能否快速定位解算的前提所在。国内外学者对此提出很多解决办法，但大部分只停留在理论阶段，由于现有硬件技术的限制，很多算法不能进行实时的运算，在实际工程应用中往往不能应用。
　　本文主要研究了扩频接收机在高动态情况下的跟踪环路，首先分析了扩频信号的产生原理和信号特性，然后介绍了高动态情况下的载波同步原理，分析了比较常见的costas环、APAFC环、四象限鉴频环，推导了这几种环路的算法公式和环路参数的计算，并在不同参数下对其跟踪性能进行了仿真，确定了不同参数对环路的性能影响。提出了信噪比和假锁测量算法用于判断对环路工作状态。应对高动态和AGC的影响，码跟踪采用载波辅助、归一化超前滞后鉴相器结构，编写Simulink模型，对其进行仿真。
　　最后结合Costas环和AFC环的特点采用复合结构应用在高动态环境中，在QuatusII中实现了其重要的RTL单元，编写HDL语言并在项目硬件板上进行了验证，实际测量结果表明，该算法结构满足了高动态指标要求。

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缩语表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 论文的研究内容及方法

第二章 GNSS信号的构成及其特征

2.1直接序列扩频系统

2.2 GPS信号格式[5]

2.3多普勒效应的影响

第三章 高动态直接序列扩频信号跟踪

3.1载波同步原理

3.2高动态跟踪环路的基本结构

3.3码跟踪环

3.4载波跟踪环

3.5参数计算和误差分析

3.6环路工作状态判定

3.7环路抗多径研究

3.8本章小结

第四章 硬件方案设计与验证

4.1基于FPGA的方案设计

4.2高动态跟踪环路的实现

4.3 Modelsim测试

4.4FPGA验证

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间获得的研究成果