北斗卫星导航信号CUDA模拟算法与北斗软件接收机设计

摘要

随着北斗卫星导航系统的快速发展，各类北斗终端和相关算法的研究也面临更多的挑战。本文针对北斗导航信号模拟和北斗软件接收机进行了研究，这两项技术均具有一定的研究价值，其中：北斗导航信号模拟技术不仅可以为北斗终端研制提供测试环境，也可以为相关算法的研究提供数据；而北斗软件接收机则克服了硬件接收机不易升级、参数固定、灵活性差的缺点，并且可以用于导航算法验证。本文具体研究内容为：
　　1.设计了北斗模拟源系统方案，由基于AV1443的硬件系统和北斗导航信号模拟软件组成。其中硬件系统采用FPGA+DDR2的读写式结构，由FPGA模块控制DDR2的读写；导航模拟软件采用CPU+GPU的异构结构，由显卡加速运行效率。
　　2.完成了北斗中频信号模拟算法。在分析北斗中频信号结构的基础上，建立了信号传播模型和误差修正模型，实现了精确信号几何传播时延计算；为了实时控制模拟信号的码相位和载波多普勒，建立了动态多普勒模型。
　　3.为改善北斗导航信号模拟算法的执行效率，使用CUDA平台对北斗中频信号模拟算法进行加速。在分析CUDA计算模型和储存器类型的基础上，将算法并行化，设计相应的线程结构以执行核函数，并采用相应优化，实现了算法效率的有效提升。
　　4.利用本地补零序列实现了北斗信号捕获，消除了 NH码对信号捕获的影响；通过频域分析，实现了NH码相位和精确载波频率的二维搜索。
　　5.在实现北斗信号稳定跟踪的基础上，对跟踪得到的数据进行位同步、NH码剥离、帧同步等处理，并最终实现定位解算。

目录

声明

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容及安排

第二章 北斗模拟源系统方案设计与北斗软件接收机结构设计

2.1 北斗模拟源硬件系统

2.2 基于CUDA的北斗卫星导航信号模拟软件

2.3 北斗软件接收机结构设计

2.4 本章小结

第三章 北斗中频信号模拟算法

3.1 北斗中频信号结构

3.2 信号传播模型与误差修正

3.3 动态多普勒模型

3.4 扩频码生成与码相位构成

3.5 本章小结

第四章 北斗中频信号模拟的CUDA实现

4.1 CUDA程序模型

4.2 CUDA存储器类型

4.3 基于CUDA的信号合成

4.4 信号测试与效率提升测试

4.5 本章小结

第五章 北斗B1I信号捕获算法

5.1 捕获原理

5.2 捕获算法分析

5.3北斗B1I信号捕获实现

5.4 结果验证

5.5 本章小结

第六章 信号跟踪、数据提取与定位解算

6.1 北斗B1I信号跟踪实现

6.2 跟踪数据提取

6.3 接收机位置解算

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文