基于FPGA的北斗接收机基带处理设计与仿真

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1、万方数据硕士学位论文基于FPGA的北斗接收机基带处理设计与仿真TheDesignandSimulationofFPGA—basedBasebandSignalProcessorforBeidouReceiver作者：欧松导师：王忠立北京交通大学2014年百月劣火三乐▲，，0泌万方数据学位论文版权使用授权书lIIIIIIIIIllIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlY2735108本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学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，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存

2、、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：签字日期：2才f‘降6月乙幻导师签名：签字日期：沙c睁∥月《日万方数据学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于FPGA的北斗接收机基带处理设计与仿真TheDesignandSimulationofFPGA—basedBasebandSignalProcessorforBeidouReceiver作者姓名：导师姓名：学位类别：学科专业：欧松王忠立工学交通

3、信息工程及控制学弓。：11120294职称：副教授学位级别：硕士研究方向：卫星导航定位北京交通大学北尿父嗵大字2014年6月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师王忠立老师的悉心指导下完成的。从论文的选题到最终定稿，王忠立老师给予了我极大的帮助。王忠立老师严谨的治学态度，脚踏实地的工作作风，诲人不倦的高尚师德，朴实无华、平易近人的人格魅力极大地影响着我。在此衷心感谢王忠立老师一直以来对我的关心和指导。两年多的研究生学习和科研过程中，王忠立老师悉心指导、淳淳善诱，不断地引领着我前进。在此．向王老师献上最真挚的谢意。同时还要感谢实验室蔡伯根老师、王剑老师、上官伟老师以及刘

4、江老师，在我的学习和科研过程中，几位老师同样提供了很大的帮助。感谢在我实验室工作以及论文撰写期问，许哲、解霏、罗骞、罗宸、那笑龙、左飞给我的极大关心和支持。感谢实验室帮助过我的同学。最后要感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业，他们的信任与关爱使我更乐观地面对难关。万方数据』￡塞窑适厶堂亟±堂位迨塞——摘要——揎噩北斗卫星导航系统的高速发展带动了卫星导航产业的快速发展。北斗接收机是北斗卫星导航系统的用户终端设备，低成本、高性能的接收机是其广泛应用的基础。北斗接收机的设计可以分为三个部分：射频前端、基带处理和定位解算。在这三个部分中，基带处理的性

5、能很大程度上决定了接收机的性能，对基带处理的研究是开发高性能接收机的重要环节。基带处理主要完成卫星信号的捕获和跟踪，目的在于使接收机内部产生的载波信号和伪码信号与射频前端输出的中频信号的载波频率和伪码相位保持一致。当跟踪进入稳定状态后，可以解调出卫星的星历和历书数据，提取伪距观测量和多普勒频移值，用于定位解算部分进行PVT(位置、速度和时间)的计算。本文对基于FPGA的北斗接收机实现进行了研究，重点研究了基带处理的捕获和跟踪。北斗卫星信号的捕获是卫星编号、载波频率和伪码相位的三维搜索。常用的信号捕获方法有基于时域的串行滑动相关捕获法、并行频率搜索捕获法、并行码相位搜

6、索捕获法。论文对三种不同捕获算法的计算复杂度及捕获时间进行了对比分析，并选择基于时域的串行滑动相关捕获法的方法设计了BD2的卫星信号捕获。卫星信号的跟踪分为载波跟踪和伪码跟踪。现有跟踪方法实现中，载波跟踪通常采用CoSTAS环结构，伪码跟踪多采用延迟锁定环结构。本文也采用了相同的结构对BD2的载波跟踪和码跟踪部分进行了没计。基带处理部分的设计，在基于Xilinx的FPGA+ARM9的硬件平台上进行了初步验证。利用VHDL语言设计了基带相关器的核心模块，如载波NCO模块，码发生器模块和码NCO模块等，并用Modelsim对相关的模块设计进行了仿真。仿真结果表明了设计的

7、正确性。关键词：北斗卫星导航系统；基带处理；捕获；跟踪；相关器；FPGA万方数据I匕塞变适太堂亟±堂缱论塞——△旦曼IR△￡!ABSTRACTAlongwiththerapiddevelopmentofBeidou(COMPASS)satellitenavigationsystem，satellitenavigationindustryhasbeengreatlydeveloped．BeidoureceiveristheuserterminalequipmentintheBeidousatellitenavigationsystem．Thelow-costand