高动态多星座接收机捕获和跟踪技术的研究与实现

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要全球导航卫星系统(GNSS)是用于定位用户接收机地理位置的一种卫星系统。目前，GNSS包括现已投入运行的三个卫星定位系统：全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)、北斗一代系统(BD)。鉴于多星座导航定位系统的建立，多星座接收机将大大提高卫星导航定位的可靠性、精度和实时性。高动态接收机的捕获和跟踪技术一直是研究的热点和难点。许多学者针对高动态的特殊应用做出了一些卓有成效的研究，提出了多种设计方案，重点为伪码的快速捕获和多普勒频率的跟踪。伪码

2、的快速捕获的主要方法为：基于FFT和匹配滤波的并行捕获方法以及串并结合的滑动相关捕获方法。这些捕获方法在捕获性能和复杂性上各有优劣。本文采用了串并结合的滑动相关捕获方法，这种算法的捕获性能较好，硬件实现简单。载波多普勒频率跟踪的主流方案是采用锁频环(FLL)+锁相环(PLL)的环路跟踪结构。使用FLL来跟踪频率的快速变化，当频率引导到PLL可处理的范围时，通过PLL来跟踪相位的变化，精确的锁定载波频率。本文采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的环路结构，可很好的跟踪接收机的动态。本文的主要内容为：1．完成

3、了多星座卫星信号接收机的硬件设计，为系统的实现搭建了硬件平厶口o2．在分析了GPS、GLONASS、BD的伪码特性的基础上，采用串并结合的时域相关捕获的方法，缩短了伪码的捕获时间。3．研究并设计了DLL码跟踪环路。经过测试验证了设计的DLL环路的正确性。4．载波跟踪环采用三阶二象限反正切Costas环和二阶四相锁环相结合的方法，有效的消除了高动态的影响。本论文设计的捕获和跟踪的方法最终在高动态多星座接收机上得到了实现，测试结果表明本文的设计满足系统指标要求。关键词：高动态多星座接收机；捕获与跟踪；

4、锁频锁相环AbstractGNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)isusedforpositioningtheuserlocationallovertheworld．GNSSincludesGPS，GLONASSandthefirstBeidousystemnow．Sothemulti-constellationreceiverwillgreatlyimprovethereliability,theprecisionandthereal—timeperforma

5、nceofnavigationandposition．Theacquisitionandtrackingtechnologyofhighdynamicreceiverhasalwaysbeentheresearchhotspotanddifficulty．Manyscholarshavedonesomefruitfulresearchandputforwardavarietyofdesignoptionsonhighdynamicspecialapplication，withafocusonpse

6、udo—coderapidacquisitionandDopplerfrequencytracking．Themainmethodsofpseudo．codeacquisitionareasfollowing：parallelmethodbasedontheFFTandthematchedfilter，andslidingcorrelationbasedonserialacquisitionandparallelacquisitionTheacquisitionperformanceandcomp

7、lexityofthesemethodshavetheirownadvantagesanddisadvantages．Inthispaper，themethodsofslidingcorrelationbasedonserialacquisitionandparallelacquisitioniSused．Theacquisitionperformanceofthismethodisbetterandhardwareimplementationiseasier．Themainstreammetho

8、dofDopplerfrequencytrackingisusingFLL+PLL。FLLisusedtotracktherapidchangingfrequency．WhenthefrequencyisguidedtothescopeofPLL，PLLtracksthechangeofphasesandpreciselylocksthecarrierfrequency．Inthisthesis，ithasgreatdynamictrackingperformancebyusing