BD-2卫星导航接收机基带处理的研究与实现

摘要

随着我国北斗卫星导航系统建设的稳步推进和导航产业的飞速发展,北斗导航接收机在军用领域和民用领域发挥着越来越重要的作用。基带信号处理作为接收机的核心部件,直接影响到接收机的性能,开展对BD-2接收机基带处理算法的研究,对我国自主卫星导航接收机的研制具有重要的现实意义。本文基于软件无线电的平台,对基带处理算法关键技术进行优化并实现,具体研究工作有:
　　1、从BD-2的系统基本理论着手,简要阐述了BD-2接收机的伪距定位原理,着重对B1I和B2I频点的信号结构、体制和调制过程展开论述,根据信号结构分别介绍了测距码的产生及自相关和互相关特性,对调制在测距码中的导航电文的格式和内容给出解释。
　　2、分析目前常用三种捕获算法的原理,在性能和系统实现复杂度上进行对比基础上,提出了基于 FFT的并行码相位搜索作为基带处理的捕获算法,在信号检测理论的基础上对捕获算法进行了改进——弱信号捕获算法和针对 MEO/IGSO卫星信号的捕获改进,通过仿真对算法的原理和性能加以验证,表明算法在弱信号捕获中信噪比有较明显的提高,并对NH码引起的电平翻转不敏感。
　　3、深入分析跟踪环路算法的I/Q解调、锁相环、锁频环和延时锁定环的原理和算法处理过程,并以此为理论基础,综合不同算法的优缺点,设计了二阶锁频环辅助三阶锁相环作为接收机的载波跟踪环,二阶延时锁定环作为码跟踪环,对环路进行整体分析并通过仿真验证。
　　4、根据前面的理论分析和仿真结果,在FPGA+DSP+RXM3605A硬件开发平台上实现了BD-2接收机基带处理功能,详细介绍了基带处理各个模块的FPGA实现的框图与模块功能,给出相应的逻辑电路实现的Modelsim仿真结果,并通过上位机显示硬件实测结果和SignalTag II逻辑分析仪对环路特征进行采样,表明本文设计的双频接收机,利用双频测量值修正伪距,提高了定位精度,论证了本文设计方法的合理性。

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第一章 绪论

§1.1 课题研究的背景及意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 论文主要研究内容及创新点

第二章 BD-2系统基本理论

§2.1 卫星定位原理

§2.2 B1I B2I卫星信号结构

§2.3 伪码的产生及特性

§2.4 导航电文

§2.5 本章小结

第三章 基带捕获算法的研究

§3.1 捕获原理概述

§3.2 捕获算法分析

§3.3 信号检测算法

§3.4 捕获算法的改进研究

§3.5 本章小结

第四章 基带跟踪算法的研究

§4.1 跟踪原理概述

§4.2 载波信号跟踪

§4.3 码环路跟踪

§4.4 完整跟踪环路的建立及验证

§4.5 本章小结

第五章 基带信号处理的设计与实现

§5.1 软硬件开发平台

§5.2 双频接收机整体结构设计

§5.3 数据交互接口设计

§5.4 时基产生器设计

§5.5 捕获算法的设计与实现

§5.6 12通道相关器的设计与实现

§5.7 基带处理设计验证

§5.8 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 本文总结

§6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果