TMBOC导航信号接收算法研究与FPGA实现

摘要

随着全球卫星导航系统的不断发展和完善，新一代导航信号的研究具有广泛的应用前景。MBOC调制信号作为BOC调制信号的衍生信号，它能够与传统的BPSK调制信号良好兼容，有效地提高频带利用率，具有更好的码跟踪精度和抗多径性能，因而在GPS、Galileo和COMPASS系统的现代化进程中都将采用这种新型调制方式。由于MBOC信号自相关函数的多峰特性增加了接收端基带处理的难度，针对MBOC信号的多峰特性，本文以GPS系统的TMBOC信号为例，对TMBOC信号捕获跟踪算法进行了研究，最终在硬件平台上实现对TMBOC信号的接收处理。
　　本文首先阐述了现行的GPS卫星信号的结构，包括其伪码的生成及相关特性，在此基础上着重研究了BOC、TMBOC信号的调制原理和实现方式，并对其自相关函数和功率谱密度的特性进行了仿真分析。
　　然后，深入分析了传统捕获方法的原理和捕获性能，在此基础上，针对TMBOC信号捕获时存在的模糊度问题，重点研究了3种无模糊捕获方法，详细阐述了它们的原理和捕获性能，并对其捕获性能进行了仿真分析，仿真结果表明，3种方法都能有效地消除信号的模糊度。此外，针对TMBOC信号的跟踪，设计了一种基于ASPeCT技术的无模糊跟踪环路，深入分析了跟踪环路中锁相环、锁频环和延迟锁定环的原理与设计方案，并对设计的跟踪环路进行仿真验证，仿真结果表明，设计的跟踪环路具有较好的载波跟踪精度和码跟踪精度。
　　最后，根据前面的理论分析和仿真，在FPGA硬件平台上实现了TMBOC信号的中频信号源和接收电路的设计，详细介绍了信号源和接收电路中各个模块的功能、原理、设计结构和工作流程，给出相应的modelsim仿真结果，验证了信号源和捕获跟踪设计的可行性。并使用中频信号模拟源对接收电路进行硬件测试，实验结果表明，中频信号源能为接收端提供稳定、可靠的信号，接收电路具有良好捕获跟踪性能，进一步论证了本文所述方法和电路设计的正确性。

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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结构安排

第二章 卫星导航信号的新体制

§2.1 现行的GPS卫星导航信号

§2.2 新一代卫星导航信号

§2.4 本章小结

第三章 TMBOC导航信号接收算法研究

§3.1 TMBOC导航信号的捕获算法研究

§3.2 TMBOC导航信号的跟踪算法研究

§3.3 本章小结

第四章 TMBOC中频信号源的FPGA实现

§4.1 软硬件开发平台

§4.2 TMBOC中频信号源的FPGA实现

§4.3 TMBOC中频信号源的测试

§4.4 本章小结

第五章 TMBOC信号接收电路的FPGA实现

§5.1软硬件开发平台

§5.2 TMBOC信号捕获的FPGA实现

§5.3 TMBOC信号跟踪的FPGA实现

§5.3 TMBOC信号接收电路的测试

§5.4 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 论文工作总结

§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