高靈敏度北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)環(huán)路跟蹤技術(shù)研究

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1、中圖分類號：V249.32論文編號：102870316-SZ079學(xué)科分類號：085210碩士學(xué)位論文高靈敏度北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)環(huán)路跟蹤技術(shù)研究研究生姓名朱龍泉專業(yè)類別工程碩士專業(yè)領(lǐng)域控制工程指導(dǎo)教師李榮冰副教授南京航空航天大學(xué)研究生院自動化學(xué)院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonTrackingTechnologyofHighSensitivityBeiDouReceiverAThesi

2、sinControlEngineeringByLongquanZhuAdvisedbyAssociateProf.RongbingLiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承諾書本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)

3、可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：南京航空航天大學(xué)全日制專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主創(chuàng)新研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，繼美國GPS和俄羅斯GLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)后的全球第三大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)推進(jìn)，北斗產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，北斗產(chǎn)業(yè)鏈對我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防安全建設(shè)等具有重要戰(zhàn)略意義。接收機(jī)環(huán)路跟蹤性能直接決定著接收機(jī)性能，研究高靈敏度、高性能的環(huán)路跟蹤技術(shù)對高性能導(dǎo)航接收機(jī)研究具有重要意義。深入分析北斗B1I信號

4、調(diào)制方式與GPS信號體制的異同，建立了傳統(tǒng)鎖相環(huán)跟蹤環(huán)路。從時域和頻率研究了環(huán)路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)誤差，對于不同的輸入激勵信號可以采用不同階數(shù)的跟蹤環(huán)路。建立環(huán)路誤差源模型，仿真分析了誤差源與環(huán)路結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，在嵌入式平臺設(shè)計完成了鎖相環(huán)路跟蹤技術(shù)，驗(yàn)證了傳統(tǒng)鎖相環(huán)路的跟蹤性能。深入研究積分時間T對環(huán)路跟蹤性能的影響。針對調(diào)制有NH碼的北斗D1導(dǎo)航電文，提coh出了一種改進(jìn)直方圖的位同步方法，該方法利用直方圖的思想和調(diào)制周期性的NH碼電文，可以快速實(shí)現(xiàn)比特同步。研究設(shè)計了兼容GPS和BD的相干積分方法，該法根據(jù)比特邊沿和比特計數(shù)可以靈活調(diào)節(jié)環(huán)路積分

5、周期。完成了基于FPGA的相干積分，在硬件平臺驗(yàn)證了積分時間T對弱信號跟蹤能力的提升。coh加長積分周期T可以提高弱信號的跟蹤能力，但是積分時間不能無限加長，隨著信號強(qiáng)coh度降低環(huán)路跟蹤精度較差。為了更進(jìn)一步精確環(huán)路信息、抑制環(huán)路噪聲、提高環(huán)路跟蹤精度，研究建立了基于濾波估計的閉環(huán)反饋控制環(huán)路，從環(huán)路的組成結(jié)構(gòu)入手，建立了基于鑒相器輸出和環(huán)路濾波器輸出的濾波估計模型。在嵌入式平臺設(shè)計完成了系統(tǒng)模型，驗(yàn)證基于濾波估計的環(huán)路跟蹤性能優(yōu)勢。設(shè)計了基于FPGA和DSP的系統(tǒng)開發(fā)驗(yàn)證平臺，為環(huán)路跟蹤技術(shù)的試驗(yàn)驗(yàn)證提供平臺。FPGA主要完成基帶數(shù)據(jù)處理，可同時并行處理多個通道，

6、DSP主要完成導(dǎo)航解算等復(fù)雜運(yùn)算。該框架的接收機(jī)也是目前主流的開發(fā)平臺，為進(jìn)一步的深入研究高性能的接收機(jī)提供基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：北斗跟蹤環(huán)路；鎖相環(huán)；環(huán)路誤差；相干積分；濾波估計；FPGA/DSPI高靈敏度北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)環(huán)路跟蹤技術(shù)研究ABSTRACTBeiDousystemisresearchedanddevelopedbyourcountry,andithasbecomethethirdglobalnavigationsystemaftertheGlobalPositioningSystemofUSAandGlobleNavigationSatelliteSyste

7、mofRussia.AsBeiDounavigationnetworkdevelops,theBeiDouindustrialchaincontributesacriticaleffecttothenationaleconomicdevelopmentandnationaldefenseconstructionstrategically.Trackingloopdirectlydeterminesreceiver’sperformance,it’sgreatsignificanttoresearchhighperformanceandhighsens