北斗反射信號(hào)軟件接收機(jī)的研究.pdf

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System）能為用戶提供定位、導(dǎo)航和精確授時(shí)功能，除此之外還提供了高穩(wěn)定的電磁輻射信號(hào)?；谌?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射信號(hào)的GNSS-R（GNSS-Reflection）技術(shù)具有成本低、覆蓋寬、全天候、全天時(shí)等特點(diǎn)，成為了一個(gè)全世界研究的新焦點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于海面風(fēng)場(chǎng)反演、海面高度測(cè)量、海面有效波高測(cè)量、土壤濕度測(cè)量、海冰測(cè)量和目標(biāo)成像等多個(gè)領(lǐng)域。GNSS-R技術(shù)的迅速

2、發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展對(duì)GNSS反射信號(hào)接收處理方法和相關(guān)的接收處理設(shè)備提出了新的需求?；诖吮尘埃疚膹暮Ｃ骘L(fēng)場(chǎng)測(cè)量、海面高度測(cè)量和有效波高測(cè)量三種典型應(yīng)用出發(fā)，分析了參數(shù)反演的基本原理、信號(hào)處理需求及相應(yīng)的信號(hào)參數(shù)提取方法，并給出了可面向多種應(yīng)用的GNSS反射信號(hào)接收處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。本文對(duì)GNSS（Global Navigation Satellite System）反射信號(hào)軟件接收機(jī)和硬件接收機(jī)進(jìn)行了對(duì)比分析，給出了北斗反射

3、信號(hào)軟件接收機(jī)的結(jié)構(gòu)及模塊，包括接收直射和反射信號(hào)的天線、四通道射頻前端、采樣量化變換器和數(shù)據(jù)處理工作站，并對(duì)原始信號(hào)接收、數(shù)據(jù)處理原理進(jìn)行介紹。重點(diǎn)介紹了北斗軟件接收機(jī)信號(hào)處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法及信號(hào)處理流程，給出了捕獲及跟蹤兩大主要模塊的詳細(xì)流程圖及處理方法。最后進(jìn)行了海面測(cè)高的岸基試驗(yàn)，通過(guò)與實(shí)際海面高度的對(duì)比驗(yàn)證了軟件接收機(jī)系統(tǒng)的實(shí)用性。
　　傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理工作站中央處理器（CPU）上串行實(shí)現(xiàn)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星反射信號(hào)捕獲算法相當(dāng)消

4、耗資源和時(shí)間，為了改善這一劣勢(shì)，提高導(dǎo)航衛(wèi)星的捕獲速度，利用圖形處理器（GPU）的特點(diǎn)設(shè)計(jì)兩種并行捕獲算法，并加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，GPU具有強(qiáng)并行處理能力的。利用GPGPU的通用計(jì)算方案，結(jié)合并行碼相位搜索捕獲算法，通過(guò)對(duì)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星星座中各個(gè)衛(wèi)星的強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行多通道、多頻點(diǎn)的并行捕獲；同時(shí)使用非相關(guān)積分法對(duì)弱信號(hào)進(jìn)行捕獲，對(duì)單顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星多時(shí)段、多頻點(diǎn)的并行搜索后，得到的有效衛(wèi)星再使用串行處理來(lái)完成并行捕獲。實(shí)驗(yàn)中，利用GPU并行捕獲算法的