GPS/BDS雙模接收機捕獲算法的研究與實現(xiàn)
發(fā)布時間：2020-12-07 13:43
目前,全球導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System,GNSS）在各個領域內得到了廣泛的使用,各國開始研制自己的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)以滿足各方面的需求。同時,由于多模導航系統(tǒng)抗干擾性強、兼容性強、定位精度高,因此多模接收機的研制成為近年來的研究熱點。本文針對雙模GPS/BDS接收機進行研究,主要是為了解決多模接收機在弱信號環(huán)境下的捕獲問題,保證接收機在不同場景下的可用性。本文研究雙模接收機的捕獲算法,并基于ISE用Verilog語言將其在FPGA上實現(xiàn)。分析了三種常用的捕獲算法,包括匹配濾波器算法、FFT循環(huán)相關算法和部分匹配濾波器與FFT相結合（PMF-FFT）的捕獲算法。通過比較各算法的優(yōu)缺點確定采用基于PMF-FFT并結合了相干累加和非相干累加的算法,滿足了不同體制信號之間的兼容,實現(xiàn)了GPS L1 C/A信號和BDS B1信號均可捕獲。根據(jù)FPGA硬件資源的具體情況完成捕獲的設計,介紹了捕獲模塊的組成,并對各個子模塊的實現(xiàn)進行了敘述和仿真。測試結果顯示,該算法可以捕獲到載噪比為29dB-Hz的GPS信號、32dB-Hz的BDS信號,捕獲時...
【文章來源】：中北大學山西省
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題的研究背景和意義
1.2 國內外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
1.3 本文研究內容及結構安排
2 GPS/BDS接收機系統(tǒng)和信號特性
2.1 GPS與BDS系統(tǒng)介紹
2.1.1 GPS系統(tǒng)介紹
2.1.2 BDS系統(tǒng)介紹
2.2 GPS與BDS信號特性
2.2.1 GPS信號特性
2.2.2 BDS信號特性
2.3 GPS與BDS信號功率
2.4 GPS與BDS的多普勒效應
2.5 GPS與BDS的電文結構
2.5.1 GPS電文結構
2.5.2 BDS電文結構
2.6 本章小結
3 GPS/BDS雙模捕獲算法技術研究
3.1 捕獲算法的基本原理
3.1.1 相干累加
3.1.2 非相干累加
3.1.3 虛警概率和發(fā)現(xiàn)概率
3.2 捕獲算法分析
3.2.1 匹配濾波器算法
3.2.2 FFT并行相關算法
3.2.3 部分匹配濾波和FFT結合的捕獲算法
3.2.3.1 PMF-FFT算法的性能分析
3.2.3.2 PMF-FFT算法的檢驗量分析
3.2.3.3 PMF-FFT算法的改進
3.2.4 幾種捕獲方法的比較
3.2.5 MATLAB對捕獲算法的仿真結果
3.3 本章小結
4 GPS/BDS雙模捕獲算法的硬件設計
4.1 硬件設計
4.2 FPGA中捕獲主要模塊
4.2.1 本地載波和下變頻
4.2.2 偽碼生成環(huán)節(jié)
4.2.3 低通濾波模塊
4.2.4 部分匹配濾波器模塊
4.2.5 FFT模塊
4.3 FPGA資源消耗分析
4.4 功能模塊仿真
4.4.1 偽碼生成模塊
4.4.2 信號處理模塊
4.4.3 PMF-FFT模塊
4.5 本章小結
5 捕獲算法性能測試與驗證
5.1 測試方法與構建
5.2 測試結果與分析
5.3 本章小結
6 總結與展望
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]BD/GPS雙模衛(wèi)星通用導航模塊的設計與實現(xiàn)[J]. 龔江昆,達風. 四川兵工學報. 2015(06)
[2]國外衛(wèi)星導航應用產業(yè)發(fā)展研究[J]. 劉春保. 衛(wèi)星應用. 2015(02)
[3]北斗非GEO衛(wèi)星信號碼并行捕獲[J]. 許良備,應忍冬,陳新,劉佩林,趙毅. 測繪通報. 2014(09)
[4]北斗系統(tǒng)信號NH碼處理方法研究[J]. 夏長峰,劉黨輝,金東陽. 導航定位學報. 2014(03)
[5]全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)市場報告[J]. 席歡,張永紅. 衛(wèi)星應用. 2014(04)
[6]基于FPGA的北斗衛(wèi)星信號快速捕獲[J]. 陳雪峰,劉洋. 無線電工程. 2014(03)
[7]北斗MEO/IGSO衛(wèi)星B1頻點信號捕獲方法研究[J]. 史向男,巴曉輝,陳杰. 國外電子測量技術. 2013(04)
[8]高靈敏度GPS軟件接收機捕獲算法[J]. 魏玲玲,范勝林,王順亮,劉建業(yè). 指揮控制與仿真. 2012(05)
[9]GPS/GLONASS接收機信號捕獲及其仿真[J]. 劉毓,鄒星. 計算機工程與應用. 2011(01)
[10]GNSS軟件接收機新型高靈敏度捕獲算法及實現(xiàn)[J]. 祝雪芬,陳熙源,涂剛毅,李滋剛. 系統(tǒng)工程與電子技術. 2009(09)
博士論文
[1]高靈敏度GPS/Galileo雙模導航接收機的研究與開發(fā)[D]. 劉海濤.國防科學技術大學 2006
碩士論文
[1]GPS/BD雙模接收機捕獲跟蹤算法研究及實現(xiàn)[D]. 徐曉波.西安科技大學 2013
[2]微弱GPS/北斗基帶信號捕獲研究與實現(xiàn)[D]. 陳慶.暨南大學 2013
[3]基于PMF-FFT的高動態(tài)擴頻信號快速捕獲算法研究與實現(xiàn)[D]. 倪媛媛.中國科學院研究生院（國家授時中心） 2013
[4]FFT與串行相關相結合的GPS捕獲方法及FPGA實現(xiàn)[D]. 宋銳.大連理工大學 2013
[5]北斗B1 QPSK中頻信號優(yōu)化捕獲與跟蹤技術研究[D]. 黃雋祎.南京航空航天大學 2013
[6]GPS/BD雙模衛(wèi)星信號模擬器的數(shù)字信號實現(xiàn)[D]. 李曉敏.北京郵電大學 2013
[7]GNSS軟件接收機捕獲與跟蹤技術研究[D]. 辛富國.西安電子科技大學 2011
[8]高動態(tài)GPS/BD-2軟件接收機關鍵技術及其驗證平臺的設計與實現(xiàn)——鎖相環(huán)及快速捕獲方法的研究[D]. 劉華東.北京郵電大學 2010
[9]高靈敏度GNSS捕獲技術研究[D]. 侯維瑋.浙江大學 2010
本文編號：2903358
【文章來源】：中北大學山西省
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題的研究背景和意義
1.2 國內外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
1.3 本文研究內容及結構安排
2 GPS/BDS接收機系統(tǒng)和信號特性
2.1 GPS與BDS系統(tǒng)介紹
2.1.1 GPS系統(tǒng)介紹
2.1.2 BDS系統(tǒng)介紹
2.2 GPS與BDS信號特性
2.2.1 GPS信號特性
2.2.2 BDS信號特性
2.3 GPS與BDS信號功率
2.4 GPS與BDS的多普勒效應
2.5 GPS與BDS的電文結構
2.5.1 GPS電文結構
2.5.2 BDS電文結構
2.6 本章小結
3 GPS/BDS雙模捕獲算法技術研究
3.1 捕獲算法的基本原理
3.1.1 相干累加
3.1.2 非相干累加
3.1.3 虛警概率和發(fā)現(xiàn)概率
3.2 捕獲算法分析
3.2.1 匹配濾波器算法
3.2.2 FFT并行相關算法
3.2.3 部分匹配濾波和FFT結合的捕獲算法
3.2.3.1 PMF-FFT算法的性能分析
3.2.3.2 PMF-FFT算法的檢驗量分析
3.2.3.3 PMF-FFT算法的改進
3.2.4 幾種捕獲方法的比較
3.2.5 MATLAB對捕獲算法的仿真結果
3.3 本章小結
4 GPS/BDS雙模捕獲算法的硬件設計
4.1 硬件設計
4.2 FPGA中捕獲主要模塊
4.2.1 本地載波和下變頻
4.2.2 偽碼生成環(huán)節(jié)
4.2.3 低通濾波模塊
4.2.4 部分匹配濾波器模塊
4.2.5 FFT模塊
4.3 FPGA資源消耗分析
4.4 功能模塊仿真
4.4.1 偽碼生成模塊
4.4.2 信號處理模塊
4.4.3 PMF-FFT模塊
4.5 本章小結
5 捕獲算法性能測試與驗證
5.1 測試方法與構建
5.2 測試結果與分析
5.3 本章小結
6 總結與展望
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]BD/GPS雙模衛(wèi)星通用導航模塊的設計與實現(xiàn)[J]. 龔江昆,達風. 四川兵工學報. 2015(06)
[2]國外衛(wèi)星導航應用產業(yè)發(fā)展研究[J]. 劉春保. 衛(wèi)星應用. 2015(02)
[3]北斗非GEO衛(wèi)星信號碼并行捕獲[J]. 許良備,應忍冬,陳新,劉佩林,趙毅. 測繪通報. 2014(09)
[4]北斗系統(tǒng)信號NH碼處理方法研究[J]. 夏長峰,劉黨輝,金東陽. 導航定位學報. 2014(03)
[5]全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)市場報告[J]. 席歡,張永紅. 衛(wèi)星應用. 2014(04)
[6]基于FPGA的北斗衛(wèi)星信號快速捕獲[J]. 陳雪峰,劉洋. 無線電工程. 2014(03)
[7]北斗MEO/IGSO衛(wèi)星B1頻點信號捕獲方法研究[J]. 史向男,巴曉輝,陳杰. 國外電子測量技術. 2013(04)
[8]高靈敏度GPS軟件接收機捕獲算法[J]. 魏玲玲,范勝林,王順亮,劉建業(yè). 指揮控制與仿真. 2012(05)
[9]GPS/GLONASS接收機信號捕獲及其仿真[J]. 劉毓,鄒星. 計算機工程與應用. 2011(01)
[10]GNSS軟件接收機新型高靈敏度捕獲算法及實現(xiàn)[J]. 祝雪芬,陳熙源,涂剛毅,李滋剛. 系統(tǒng)工程與電子技術. 2009(09)
博士論文
[1]高靈敏度GPS/Galileo雙模導航接收機的研究與開發(fā)[D]. 劉海濤.國防科學技術大學 2006
碩士論文
[1]GPS/BD雙模接收機捕獲跟蹤算法研究及實現(xiàn)[D]. 徐曉波.西安科技大學 2013
[2]微弱GPS/北斗基帶信號捕獲研究與實現(xiàn)[D]. 陳慶.暨南大學 2013
[3]基于PMF-FFT的高動態(tài)擴頻信號快速捕獲算法研究與實現(xiàn)[D]. 倪媛媛.中國科學院研究生院（國家授時中心） 2013
[4]FFT與串行相關相結合的GPS捕獲方法及FPGA實現(xiàn)[D]. 宋銳.大連理工大學 2013
[5]北斗B1 QPSK中頻信號優(yōu)化捕獲與跟蹤技術研究[D]. 黃雋祎.南京航空航天大學 2013
[6]GPS/BD雙模衛(wèi)星信號模擬器的數(shù)字信號實現(xiàn)[D]. 李曉敏.北京郵電大學 2013
[7]GNSS軟件接收機捕獲與跟蹤技術研究[D]. 辛富國.西安電子科技大學 2011
[8]高動態(tài)GPS/BD-2軟件接收機關鍵技術及其驗證平臺的設計與實現(xiàn)——鎖相環(huán)及快速捕獲方法的研究[D]. 劉華東.北京郵電大學 2010
[9]高靈敏度GNSS捕獲技術研究[D]. 侯維瑋.浙江大學 2010
本文編號：2903358
本文鏈接：http://www.wukwdryxk.cn/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2903358.html
