海洋浮标信号及接收机的设计与实现

摘要

海洋浮标监测系统是海洋监测最重要的装备之一,研究和探索海洋浮标监测新理论、新方法和新技术是目前国内外开发海洋的前沿课题。随着卫星通信技术的快速发展和成熟,把卫星通信与海洋浮标监测结合到一起,可以很好的解决全天候、全方位、全自动的立体监测这一难题,因此,对海洋浮标的卫星通信基带信号及接收机的研究对实现海洋浮标监测至关重要。
　　论文首先介绍了海洋浮标基带信号的设计原理,详细阐述了信号生成过程中所用到的关键技术以及信号在FPGA中实现的过程,提出了通信电文分段的设计思想,并对信号进行验证分析。其次,重点介绍了海洋浮标接收机的原理,详细阐述了设计过程中所采用的关键技术,着重介绍了捕获算法和跟踪算法。其中,捕获算法采并行码相位算法来捕获C/A码相位的方法,具体实现过程中要用到对数据处理的内插算法, FFT-IFFT算法等;跟踪算法中详细介绍了几种跟踪环路,设计中采用码环和载波环相结合的跟踪环路。根据浮标电文分段的特点,设计了“一次捕获,跟踪换码”的方法来解调出电文,通信段电文再通过维特比译码算法来得到原始的海洋信息。
　　本文还介绍了系统软硬件的开发平台,对FPGA的开发流程及FPGA+DSP电路板进行了阐述。最后,在实验室中完成了海洋浮标信号和接收机中频信号对中频信号的联调测试,验证了此系统的可行性。

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第一章 绪论

§1.1课题的研究背景及意义

§1.2 国内外海洋卫星监测系统发展现状

§1.3 海洋浮标卫星通信系统的介绍

§1.4 论文内容安排

第二章 海洋浮标信号设计原理及实现

§2.1 海洋浮标信号的关键技术

§2.2 海洋浮标基带信号的FPGA实现

§2.3 海洋浮标信号验证

§2.4 本章小结

第三章 海洋浮标接收机原理及实现

§3.1 海洋浮标接收机整体设计结构

§3.2海洋浮标卫星信号捕获原理及实现

§3.3海洋浮标卫星信号跟踪原理及实现

§3.4通信电文的提取

§3.5一次捕获跟踪换码的实现

§3.6通信段电文的维特比译码

§3.7本章小结

第四章 软硬件开发平台及联调测试结果分析

§4.1系统软硬件件开发平台介绍

§4.2联调测试结果分析

§4.3本章小结

第五章 总结与展望

§5.1论文总结

§5.2设计展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果