衛(wèi)星導(dǎo)航弱信號接收算法研究與FPGA實現(xiàn).pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用已經(jīng)無可辯駁的證明了其成功，然而隨著應(yīng)用場合越來越廣泛，在室內(nèi)、森林、隧道等工作環(huán)境下，信號衰減比較嚴(yán)重，室內(nèi)信號強度比室外要低10-30dB，一般的接收機難以滿足上述環(huán)境的要求。因此，對衛(wèi)星導(dǎo)航弱信號接收技術(shù)的研究成為衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的研究熱點。本文主要探索提高衛(wèi)星導(dǎo)航弱信號捕獲和跟蹤性能的方法，主要的研究工作分以下幾個方面：
　　1)闡述了信號捕獲的原理，對比分析了串行捕獲、并行頻率捕獲和并行碼相位

2、捕獲。分析指出通過增加相干積分時間和非相干積分時間可以提高信噪比，但相干積分增益受導(dǎo)航電文和頻率偏差的限制，而非相干積分會帶來平方損耗。通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，分析了差分相干積分對平方損耗的緩解作用，并與非相干積分性能對比，得出差分相干積分更適合弱信號的接收。設(shè)計實現(xiàn)易于FPGA/DSP平臺實現(xiàn)的差分相干積分形式。研究了弱信號捕獲中的互相關(guān)干擾的原因及其抑制技術(shù)。
　　2)根據(jù)環(huán)路的數(shù)學(xué)模型，分析了PLL、FLL與DLL在弱信號環(huán)境下的

3、性能與跟蹤測量誤差，設(shè)計實現(xiàn)了二階FLL輔助下三階PLL的弱信號載波跟蹤環(huán)與載波輔助下二階DLL的弱信號碼跟蹤環(huán)。
　　3)為了提高捕獲速度，設(shè)計實現(xiàn)了大塊并行相關(guān)器捕獲的FPGA方案，包括載波NCO、相位旋轉(zhuǎn)下變頻、碼NCO、偽碼發(fā)生器和相關(guān)-相干積分累加器模塊。相關(guān)-相干積分累加結(jié)果送入DSP中實現(xiàn)差分相干積分和跟蹤環(huán)路。為測試接收性能，分析了多路GPS信號發(fā)生器的實現(xiàn)模型，并基于FPGA設(shè)計實現(xiàn)了GPS衛(wèi)星C/A碼信號發(fā)生器