嵌入式实时北斗接收机软件研究与实现

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1、嵌入式实时北斗接收机软件研究与实现作者姓名周伟导师姓名、职称许录平教授一级学科控制科学与工程二级学科系统工程申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202121183分类TN82号TN96密级公开西安电子科技大学硕士学位论文嵌入式实时北斗接收机软件研究与实现作者姓名：周伟一级学科：控制科学与工程二级学科：系统工程学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：许录平教授提交日期：2014年12月ResearchandImplementationofEmbeddedReal-timeCompassRece

2、iverSoftwareAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinControlscienceandEngineeringByZhouweiSupervisor:Prof.XulupingDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加

3、以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分

4、内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着用户定位需求的不断扩大，卫星导航系统被广泛的运用到各个领域。为了打破美国和俄罗斯在全球卫星导航领域中的垄断地位，我国自主研发了能够独立运行的北斗卫星导航系统——“北斗二号”。北斗导航系统在导航方式和定位原理等方面与GPS导航系统相类似，但也有自身的独特优势。目前，“北斗二号”正处于不断地建设和完善当中。北斗接收机作为用

5、户终端，是卫星导航系统中的重要组成部分，需要不断改进、发展与优化。因此在现阶段对基于北斗导航的实时接收机进行研究与实现具有非常重要的意义。鉴于北斗接收机需要对信号进行实时性处理，本课题选择了DSP与FPGA作为接收机的硬件平台，主要对接收机的软件部分和信号处理算法进行了研究、设计与实现，最终完成了接收机的定位等任务。论文介绍了国内外卫星导航系统和卫星导航接收机的现状与发展趋势以及北斗接收机的基本原理。设计了北斗接收机的系统框架以及FPGA与DSP的程序模块框架。基于DSP与FPGA的北斗接收机主要以DSP作为核心控制器，通过FP

6、GA对基带信号进行处理；通过DSP对信号进行捕获、跟踪、同步并与FPGA进行数据交换，实时调整FPGA对基带信号的处理；最后通过DSP提取并保存导航电文，利用伪距定位算法计算出定位结果。论文重点对FPGA处理基带信号的各个模块进行了研究、设计与实现，并着重讨论了位同步与帧同步模块的主要设计思想以及导航电文的提取、纠错与校验方法。基带信号处理模块包括时钟模块、载波NCO模块、数字下变频模块、码NCO模块、测距码发生器、码相关运算器与帧同步模块等，这些模块相互连接，从而实现了对基带信号的处理。本文还介绍了基带信号的捕获算法、跟踪算法

7、和伪距定位原理及算法，并根据实际情况选择了合适的算法在DSP平台上进行了实现：基带信号的捕获采用串行捕获方法；信号跟踪使用的码环采用二阶锁相环；载波环采用二阶锁频环辅助三阶锁相环；定位算法采用牛顿迭代法结合最小二乘法。论文的结论部分对该接收机的定位测试结果进行了展示，并和标准GPS的定位结果进行了比较。还对本课题所使用的各个模块和算法进行了总结。并讨论了该接收机需要进行改进和完善的一些后续任务。关键词：北斗二号，北斗接收机，定位，DSP+FPGA论文类型：应用基础研究类IABSTRACTABSTRACTWiththegrowin

8、gdemandforuserneeds,satellitenavigationsystemshavebeenwidelyappliedtovariousfields.InordertobreakthemonopolyoftheUnitedStatesandRus