北斗接收機跟蹤算法研究以及應用實現(xiàn).pdf

1、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，可以提供全天候定位、導航和授時等多項服務。加速北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展，北斗接收機的算法研究以及應用設計是兩個重要的環(huán)節(jié)。
　　跟蹤是導航接收機進行信號處理的必要過程，只有在接收機對衛(wèi)星信號跟蹤鎖定時，才可以解調(diào)出導航信息繼而進行定位解算。當衛(wèi)星與接收機之間存在高速的相對運動時，會產(chǎn)生較大的多普勒頻移，而相對運動速度的變化會使已經(jīng)進入跟蹤階段的信號頻率產(chǎn)生變化，當頻率變化超過了跟蹤環(huán)

2、路的牽引范圍時，就會導致跟蹤失鎖而無法導航定位。因此，高動態(tài)環(huán)境下的信號跟蹤是一個具有挑戰(zhàn)性和研究價值的方向。
　　本文首先分析了北斗衛(wèi)星的信號結構、仿真北斗中頻信號的產(chǎn)生過程，然后分析了高動態(tài)給衛(wèi)星信號跟蹤帶來的影響，詳細介紹了 Costas鎖相環(huán)的三種鑒相方法、鎖頻環(huán)的三種叉積鑒頻方法以及碼跟蹤環(huán)的三種碼鑒相方法，分別對這些方法進行仿真以及性能比較。之后，本文詳細闡述了環(huán)路濾波器和數(shù)控振蕩器的工作原理和設計方法，同時在對跟蹤環(huán)

3、路中測量誤差仿真研究的基礎上，分析了跟蹤門限的設置，以及環(huán)路帶寬選取方法，從而確定了可以滿足高動態(tài)跟蹤的環(huán)路帶寬范圍。
　　在上述分析基礎上，文中提出了一種在高動態(tài)環(huán)境下的跟蹤方法，即首先由四相鑒頻器進行快速頻率牽引，縮小頻差，使其進入鎖頻環(huán)工作范圍，再由鎖頻環(huán)輔助鎖相環(huán)進行精確跟蹤。其中鎖頻環(huán)對鎖相環(huán)的輔助有并行和串行輔助兩種方式，本文通過北斗中頻信號仿真程序產(chǎn)生高動態(tài)環(huán)境下存在的固定頻率、頻率突變、頻率一次斜升和頻率二次斜升四

4、種類型的信號，在四項鑒頻器牽引下，用鎖頻環(huán)并行和串行輔助鎖相環(huán)的兩種方法分別對這四種信號進行跟蹤實驗，驗證了該方法的可行性，并在對該方法在鎖頻環(huán)兩種不同輔助方式下的跟蹤性能進行對比分析基礎上，對兩種不同輔助方法的應用環(huán)境進行說明。
　　最后，本文設計實現(xiàn)了一種基于北斗的信息采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過北斗系統(tǒng)獲取當?shù)亟?jīng)緯度和時間，實時標記系統(tǒng)采集到的溫濕度和粉塵值，并可將這些信息傳送到服務器端便于對數(shù)據(jù)的后續(xù)研究分析。根據(jù)系統(tǒng)功能設計了M