高灵敏度北斗卫星导航接收机环路跟踪技术研究

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1、中图分类号：V249.32论文编号：102870316-SZ079学科分类号：085210硕士学位论文高灵敏度北斗卫星导航接收机环路跟踪技术研究研究生姓名朱龙泉专业类别工程硕士专业领域控制工程指导教师李荣冰副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonTrackingTechnologyofHighSensitivityBeiDouReceiverAThesi

2、sinControlEngineeringByLongquanZhuAdvisedbyAssociateProf.RongbingLiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学

3、可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要北斗卫星导航系统是我国自主创新研发的全球卫星导航系统，继美国GPS和俄罗斯GLONASS导航系统后的全球第三大卫星导航系统。随着北斗卫星导航系统组网推进，北斗产业快速发展，北斗产业链对我国国民经济建设、国防安全建设等具有重要战略意义。接收机环路跟踪性能直接决定着接收机性能，研究高灵敏度、高性能的环路跟踪技术对高性能导航接收机研究具有重要意义。深入分析北斗B1I信号

4、调制方式与GPS信号体制的异同，建立了传统锁相环跟踪环路。从时域和频率研究了环路结构的稳定性、稳态响应和稳态响应误差，对于不同的输入激励信号可以采用不同阶数的跟踪环路。建立环路误差源模型，仿真分析了误差源与环路结构参数之间的关系，在嵌入式平台设计完成了锁相环路跟踪技术，验证了传统锁相环路的跟踪性能。深入研究积分时间T对环路跟踪性能的影响。针对调制有NH码的北斗D1导航电文，提coh出了一种改进直方图的位同步方法，该方法利用直方图的思想和调制周期性的NH码电文，可以快速实现比特同步。研究设计了兼容GPS和BD的相干积分方法，该法根据比特边沿和比特计数可以灵活调节环路积分

5、周期。完成了基于FPGA的相干积分，在硬件平台验证了积分时间T对弱信号跟踪能力的提升。coh加长积分周期T可以提高弱信号的跟踪能力，但是积分时间不能无限加长，随着信号强coh度降低环路跟踪精度较差。为了更进一步精确环路信息、抑制环路噪声、提高环路跟踪精度，研究建立了基于滤波估计的闭环反馈控制环路，从环路的组成结构入手，建立了基于鉴相器输出和环路滤波器输出的滤波估计模型。在嵌入式平台设计完成了系统模型，验证基于滤波估计的环路跟踪性能优势。设计了基于FPGA和DSP的系统开发验证平台，为环路跟踪技术的试验验证提供平台。FPGA主要完成基带数据处理，可同时并行处理多个通道，

6、DSP主要完成导航解算等复杂运算。该框架的接收机也是目前主流的开发平台，为进一步的深入研究高性能的接收机提供基础。关键词：北斗跟踪环路；锁相环；环路误差；相干积分；滤波估计；FPGA/DSPI高灵敏度北斗卫星导航接收机环路跟踪技术研究ABSTRACTBeiDousystemisresearchedanddevelopedbyourcountry,andithasbecomethethirdglobalnavigationsystemaftertheGlobalPositioningSystemofUSAandGlobleNavigationSatelliteSyste

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