北斗双频接收机快速热启动策略研究

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1、北斗双频接收机快速热启动策略研究王力2016年1月中图分类号：TN967.1UDC分类号：621.3北斗双频接收机快速热启动策略研究作者姓名王力学院名称自动化学院指导教师甘明刚副教授答辩委员会主席郑万煦研究员申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月ResearchofHotStartStrategiesofDual-frequencyBDSReceiversCandidateName：LiWangSchoolorDepartment:AutomationFacultyMentor:MinggangGanChair,T

2、hesisCommittee:WanxuZhengDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料

3、。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要随着我国自主研发的北斗卫星导航系统的不断完善以及包含北斗B1与B2民用频段信号信息的空间信号接口控制文件公布，北斗双频接收机因其定位精度高的特点，也得到广泛应用。热启动是最为常用的一种接收机启动方式，随着技术的发展，用户对于接收机热启动速度和精度要求也随之提高。而双频接收机由于捕获搜索范围加倍，增加了常规热启动时间，存在较大的信息滞后，一定程度上影响了双频接收机的性能。因此，为了在减少北斗接收机热启动时间的同时保证较高的初始定位精度，本文主要对北斗

4、双频接收机的快速热启动策略进行研究。本文针对北斗双频接收机的热启动过程，实现了两点策略改进。针对现有预测卫星信号发射时间的快速热启动方法中卫星位置估计值存在较大误差的问题，给出了一种改进方法，将较为精确的传输时间估值带入卫星位置计算，并考虑电离层误差，以减少因卫星位置估计误差导致的接收机定位误差。同时实现了热启动中使用北斗B1频点辅助B2频点的捕获方法，利用同一颗卫星两频点信号多普勒频偏的关系，通过改变捕获通道的分配方式，进一步减少首次定位时间（TimetoFirstFix,TTFF）。针对热启动中捕获北斗信号D1导航电文时大量存在的比特跳变问题，提出了一种基于本

5、地码拓展的快速捕获方法。首先针对比特跳变问题对信号捕获结果的影响进行分析，指出对于常用的多次捕获方法，比特跳变发生在积分区间中部并非最坏情况。随后提出了一种基于本地码拓展的快速捕获方法，该方法通过拼接和补零重构本地码序列并设计相应的判决器，能够消除比特跳变引起的相关峰分裂，同时增加积分增益。通过使用蒙特卡洛仿真和实际信号捕获测试，验证了该方法针对比特跳变发生频繁的北斗D1导航电文信号具有很好的捕获效果。最后在基于EP2S90F1020和TMS320C6713的北斗双频接收机系统上实现了本文提出的策略。经过实验验证，本文提出的快速热启动策略较常规热启动策略具有更短的

6、首次定位时间，且首次定位结果精度较高，为后续的理论研究和工程实现奠定了良好的基础。关键词：北斗双频接收机；热启动；首次定位时间；比特跳变；快速捕获IAbstractWiththeimprovementofBeiDouNavigationSatelliteSystem(BDS),whichisresearchedanddevelopedbyourcountry,andthepublicationofInterfaceControlDocuments(ICD),whichincludesthesignalinformationofB1andB2signal,thedu

7、al-frequencyBDSreceiversarewidelyusedduetothehighprecision.HotstartstrategiesarethemostcommonmethodsoftheBDSreceivers.Withthedevelopmentoftechnology,usersputmorespeedandprecisiondemandsonthehotstartoftheBDSreceivers.However,thedual-frequencyBDSreceivershavedoublesearchcoverageinacquis

8、ition