双星定位导航系统卫星信号的捕获电路设计
北斗导航信号捕获系统的硬件设计与实现
北斗导航信号捕获系统的硬件设计与实现【摘要】北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统，是继美国的GPS以及俄罗斯的GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统的卫星信号采用了二次编码技术，限制了相干积分的时间，给北斗导航信号的捕获带来了挑战，因此本文提出了基于4ms的遍历并行码相位搜索的卫星捕获算法，用来解决这个问题，提高卫星捕获的灵敏度，提高卫星捕获的性能。
【关键词】北斗卫星捕获；4ms遍历；并行码相位搜索；FPGA1.引言北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统，是继美国的全球定位系统（GPS）和俄国的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。
2012年12月27日，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。
随着北斗卫星导航系统的建立，北斗卫星导航接收机终端的研发也进入了关键阶段，卫星导航接收机终端按照信号处理的流程来讲，分为三个阶段，第一阶段是卫星的捕获，第二阶段是卫星的跟踪，第三阶段是定位结算[1]。
本文研究的重点就是卫星的捕获阶段，导航终端接收到的卫星信号的能量必须要能够保证进行PVT计算，如果当信号被建筑物所阻挡，那么信号的强度将会受到严重的衰减，这也意味着对该信号进行捕获也将更具挑战性。
因此，在上述严峻的条件下我们需要引入新的捕获技术来增加卫星捕获的灵敏度。
北斗卫星信号不仅仅调制了数据位，而且还调制了NH码，NH码是一种二级码，周期为20ms，每1ms就有可能发生比特跳变，为了保证卫星信号的捕获性能，一种通用的方法是非相干积分算法[2]，该算法将1ms的扩频结果进行平方，借此消除了比特跳变的影响，但是这种方法却引入了平方损耗，而且经过1ms相关解扩后的信噪比越低，引入的平方损耗就越大，因此无法应用于弱卫星信号的捕获。
有一些研究方向是采用差分的方法来减小平方损耗，但是对于调制了NH码的北斗信号而言并不适用，还有一种方法就是延长相干积分时间，这也是最行之有效的方法。
基于双GPS接收机的自主定位定向系统的设计与实现(精)
第35卷第3期2010年5月测绘科学Sc i ence o f Survey ing and M app i ng V o l 35N o 3M ay作者简介:李可心(1980 ,男,河北隆化人,讲师,硕士,主要研究方向为信息融合、雷达数据处理。
E m a i:l l ekex i n @126 co m 收稿日期:2008 10 22基金项目:国防预研项目(BZ20070278基于双GPS 接收机的自主定位定向系统的设计与实现李可心,夏宏森(沈阳炮兵学院电子侦察指挥系,沈阳 110162摘要通过对目前武器装备定位定向手段存在的不足进行分析,提出了基于双GPS 接收机的自主定位定向系统的设计方案,给出了该系统的结构组成,阐述了定位定向的基本原理,并对实现该系统的关键技术进行了研究。
实践证明,该系统定位定向时间短、精度高,使用方便可靠,满足武器装备作战使用的要求,对于提高武器装备的快速反应能力具有重要的意义。
关键词自主定位定向;全球定位系统;载波相位差分中图分类号 P228 1 文献标识码 A 文章编号 1009 2307(201003 0180 031 引言在未来战争中,自行火炮和炮兵侦察校射雷达等间瞄武器和侦察定位装备(统称载体正发挥着越来越重要的作用。
在影响这些武器系统作用发挥的诸多因素中,测地保障是其中最重要的因素之一。
能否为这些装(备提供全天候、实时、快速、准确地测地保障,将直接影响到炮兵火力反应的速度和侦察定位的精度,甚至关系到战斗的成败。
由于未来高技术条件下作战全天候、全天时的特点,作战行动将不分昼夜连续实施,而我军目前的测地保障受测地车、测地器材等条件的限制,在夜间实施的难度较大,并且增加了组织协同的复杂性。
当对载体定位定向的时间和精度要求较高时,以往只能采用基于惯性技术的导航寻北仪,这种装置的主要缺点是成本高,一般在30万以上。
G PS 一般只用于定位,无法对载体进行定向[1]。
一种BD2卫星导航信号的捕获方法
表 明， 该方法能够有效地实现 Ｂ Ｄ ２卫 星 信 号 的 捕 获 。
关键词 ： Ｂ Ｄ ２ ； 捕获 ； 伪码 相关 中 图分 类 号 ： ＴＮ９ ６ ７ ． １ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ８ ０ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ３ ５ ４ — ０ ５
Ａｎ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ＢＤ２ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｌ
Ｓ ｕ Ｗｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ， Ｌｉ ｕ Ｑｉ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ ， Ｊ ｉ Ｙｕ ａ ｎ ｆ ａ ‘ ， Ｎｉ ｎ ｇ Ｃｈ ｕ ｎ ｌ ｉ ｎ 。 ， Ｘｕ Ｙａ ｎ ｉ ｎ ｇ
ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ＢＤ２ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ＧＰ Ｓ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｆ ｓ ｅ ｔ ｂ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ
ｂｙ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｂ ｉ ｔ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｉ ｔ ｉ ｏｎ ｏｒ Ｎ Ｈ ｃ ｏｄ ｅ ｔ ｕｒ ｎ ｃ ａ ｎ ｂｅ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎｄ ＢＤ２ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ ｉ ｇｎ ａ ｌ ａｃ ｑｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ ｃ ａｎ ｂｅ ｉ ｍ ｐｒ ｏｖ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ｏｐ ｏｓ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｃ ａ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ＢＤ２ ｓ ａｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｌ ａ ｃ ｑｕ ｉ 获 方法 无 法 应 用 于 中 国北 斗 二 代 的新 型 无 源 导 航 信 号 ， 在 ＧＰ Ｓ卫 星 信 号 捕 获 方 法 的 基 础 上 ， 提 出一 种
双天线GPS-SINS组合导航系统设计
双天线GPS/SINS组合导航系统设计摘要：利用双天线定向gps与光纤陀螺进行组合，以基于dsp+fpga多处理器结构作为导航计算机平台，应用卡尔曼滤波算法将gps姿态信息作为量测量对惯性导航系统进行修正。
通过跑车实验验证该系统具有实时性好，运算精度高等优点。
关键词：定向gps 组合导航卡尔曼滤波引言现代导航系统要求能够实时、准确的获取载体运动信息。
目前，在组合导航领域gps/sins组合导航系统因具有高精度、低成本、结构简单等优点，已经成为最热门的研究方向。
而gps/sins组合导航大多都是以位置，速度作为量测量来修正惯性导航系统，随着gps定向系统的逐渐发展，以姿态、位置和速度的全组合方法正在成为研究热点[1]。
本文根据gps/sins全组合导航系统的机理和特点在基于dsp+fpga的导航计算机平台上设计了可靠的信息融合技术，通过相关的试验表明本系统具有较好的效果。
一、组合导航系统软硬件设计1导航计算机总体设计为了便于野外跑车试验，本文中导航系统采用一体化、模块化设计：通过接口将导航计算机固连于imu器件内，计算机与imu方便更换。
imu数据更新率是200hz，而gps数据输出频率为1hz，因此计算机必须能够在5ms内完成整个系统算法运行。
单纯的采用一个核心处理器的方法不能够满足系统实时性要求，此计算机采用了dsp+fpga双核设计方式，dsp选用ti公司的tms6747而fpga型号为xilinx公司的xc3s500e。
系统硬件结构如图1所示。
其中，dsp6747主要负责imu解算，卡尔曼滤波等数据处理算法，6747具有高性能的浮点运算能力，最高主频可达到450mhz，能够实现高速运算。
fpga主要完成外部接口扩展（2路rs232口，1路rs422口），数据的采集与传输及逻辑时序控制。
2组合导航系统的量测方程将定向gps作为修正数据时，系统量测值包括位置、速度和姿态。
位置量测值为惯导系统与gps给出的纬度、经度和高度差，相应的速度量测值为惯导系统与gps给出在惯性系统中各坐标下的差值，而惯导系统与双天线gps给出的姿态差值作为第三组量测值。
一种卫星信号快速捕获方法的设计
１ 串行捕 获
串行捕获采用单通道相关 器 。 在不 同的频率 间隔 以离散 的方式进行顺序扫描搜索 ， 这种方法 硬件简单 、 易于实现 ， 但
串行扫描方式进行搜索。在一个 区间扫描结束后取 Ｎ个相关 能量值 中最大 的与 门限 比较 ， 过则根据载波 区间和能量最 超
１ １
Ｏ
Ｏ
相关 器中二维对应的能量最大值与捕获 门限进行 比较，若超
过 门 限 ， 判 为捕 获 ， 并 行 载 波并 行 捕 获 方 法 能 够 在 很 短 的 则 码
时间内就可捕获伪码相位和载波频率，所用时间是 串行捕获 所用时间除以码相关器个数 Ｎ和载波相关器个数 Ｍ。 该捕获 方法 的缺点是计算量大 ， 占用资源 。
【 摘
要】 本文介绍 了常用的卫星信 号捕 获方法以及优 缺点， 包括 串行、 并行和 Ｆ 捕获。 出一种码 并行 Ｆ ｒ 盯 提 Ｆ 快速捕 获方
法并提 出在设计 中需要考虑的 问题 。通过这种方法可以提 高捕 获的速度 。 缩短捕 获时间。
【 关键词】 快速捕获； 码并行； Ｆ
Ａ Ｍｅｈ ｄＤｅｉｎｆｒＳ ｔ ｌｅＳｇ ａ ｉ ｌ ｑ ｉ ｔ ｎ ｔｏ ｓ ａｅｉ ｉｎ ｌ ｃ ｙＡｃｕｓｉ ｇ ｏ ｌｔ Ｑｕ ｋ ｉｏ
２１ ０ ２年 ０ ２月第 Ｏ ６期
科 技 视 界
科教前哨
外损 坏。钢柱 、 钢梁 、 雷针等钢构件采用 吊车装 卸 ， 吊点 避 起 包裹 塑料编织袋 。小构 件人 工搬 运 ． 严禁 抛 、 摔钢构件 ， 以免 造成 钢构件变形及 镀锌 后的外 观损坏 。 对局部 变形 的构 件 ， 在变形 处采用 手锤矫 正 ， 击部位 锤 上下侧用木板铺垫 以确保镀锌层不受损伤 。对于 已损坏 的镀 锌层 ， 使用银灰色喷漆进行喷涂 。
卫星导航定位程序设计
卫星导航定位程序设计
1.接收器硬件设计
接收器硬件设计主要包括天线、收发器和处理器等组件的选择和连接。
天线是接收卫星信号的设备，需要选择合适的频段和增益。
收发器用于接
收和发送信号，需要选择能够接收卫星导航信号的收发器。
处理器是用于
处理和计算接收到的信号，需要选择能够处理卫星导航算法的处理器。
2.接收器软件设计
接收器软件设计主要包括信号接收和解码、数据处理和位置计算等功
能的实现。
信号接收和解码需要将接收到的卫星信号转换成数字信号，并
解码出导航数据。
数据处理包括对接收到的导航数据进行误差校正和数据
筛选等处理。
位置计算是根据接收到的导航数据计算出接收器所处位置的
过程，常用的定位算法有精确度位置系统（PPP）和差分GPS（DGPS）等。
3.位置数据处理和计算
4.界面设计与用户交互
总结：
卫星导航定位程序设计涉及到接收器硬件和软件的设计，以及位置数
据的处理和计算。
在接收器硬件设计中，需要选择合适的天线、收发器和
处理器等组件。
在接收器软件设计中，需要实现信号接收和解码、数据处
理和位置计算等功能。
在位置数据处理和计算中，需要进行数据预处理、
数据校正和数据融合等过程。
在界面设计与用户交互中，需要设计简洁明
了的界面，提供实时的位置信息，并方便用户进行操作和查询。
GPS／51L斗双模导航接收机捕获器硬件设计与优化
基于北斗GPS双模卫星定位系统的车载终端设计
01 引言
03 车载终端设计
目录
02
北斗GPS双模卫星定 位系统介绍
04 测试与结果分析
05
1测试方案和测试环 境的搭建
引言
随着全球卫星导航系统（GPS）的普及和应用，基于卫星定位技术的车载终 端设计已成为现代车辆电子化的重要发展方向。本次演示将围绕基于北斗GPS双 模卫星定位系统的车载终端设计进行探讨，旨在提高车载导航系统的定位精度、 可靠性和稳定性。
1、高精度：采用多模接收机，可同时接收北斗和GPS的卫星信号，以实现更 加精准的定位。
2、快速冷启动：由于接收机同时接收多个卫星导航系统的信号，可以缩短 冷启动搜星时间。
3、高可靠性：多模接收机可以降低对单一卫星系统的依赖，提高系统的可 靠性。
4、全球覆盖：北斗GPS双模卫星定位系统可以充分利用北斗和GPS的卫星资 源，实现全球范围内的定位服务。
（3）选用低功耗的处理器和存储器，以满足长时间工作的需求。
（4）集成其他必要的硬件模块，如蓝牙、Wi-Fi、摄像头等，拓展车载终端 的功能。
3基于北斗GPS双模卫星定位系 统的车载终端软件设计
车载终端的软件设计需要实现对北斗和GPS双模卫星信号的实时接收、处理 和解析，以下为具体设计方案：
（1）采用嵌入式操作系统，如Linux或Android，以提供稳定的系统运行环 境。
（4）同时使用传统单模车载导航设备作为对比参考。
2测试结果及其分析通过对比测试，我们发现基于北斗GPS双模卫星定位系统 的车载终端设计在以下方面具有显著优势： （1）定位精度：在多种地形和车辆 状态下，双模车载终端的定位精度均明显高于单模设备。尤其是在复杂城市环境 下，双模终端的优势更加明显。 （2）信号质量：双模车载终端对信号质量的适 应性更强，无论是卫星信号弱的地方（如隧道、高架桥下）还是多种行车状态 （如静止、匀速、加减速），都能保证较好的定位效果。
北斗双星定位通信系统概要课件
利用北斗双星定位数据，可以实时监测车辆行驶轨迹和速度，及时 发现车辆事故隐患，降低事故发生率。
北斗双星定位通信系统在农业领域的应用
01
农机精准作业
通过安装北斗双星定位设备，可以实现农机的精准作业，提高农业生产
效率。
02
农业物联网
结合北斗双星定位数据和物联网技术，可以实现农业生产的智能化管理，
北斗双星定位通信系统采用的星载原 子钟包括氢原子钟和铯原子钟等类型。
03
北斗双星定位通信系统应用场 景
军事领域应用
军事指挥控制
北斗双星定位通信系统能够提供高精度、高可靠性的定位和通信 服务，对于军事指挥控制具有重要意义。
武器导航
通过北斗双星定位通信系统，军事装备可以获得精确的定位信息， 提高武器打击精度和作战效能。
优势
自主可控、覆盖范围广、定位精度高、服务功能多样等。
局限性
由于起步较晚，相对于GPS等成熟系统，北斗双星定位通信系统的全球覆盖和应 用程度有待进一步提高。同时，由于技术复杂度较高，系统建设和维护成本也相 对较高。
02
北斗双星定位通信系统技术解 析
定位技 术
定位原理 北斗双星定位系统基于时差测量原理，通过测量地面用户 接收机至两颗导航卫星的信号传播时间差，计算出用户的 三维坐标位置以及地球重力场参数。
技术研发与创新 通过国际合作与交流，推动北斗双星定位通信系 统的技术研发与创新，提高系统的性能和竞争力。
04
北斗双星定位通信系统发展前 景与挑战
技术创新与突破
持续研发高精度定位技术
01
通过算法优化和硬件升级，提高北斗双星定位的精度和稳定性，
以满足不同应用场景的需求。
通信技术升级
用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机[发明专利]
![用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/be00f5dea32d7375a517800c.png)
专利名称：用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机专利类型：发明专利
发明人：周显文,石岭,其他发明人请求不公开姓名
申请号：CN201680086582.7
申请日：20161215
公开号：CN110114696A
公开日：
20190809
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种信号捕获方法，用于卫星导航系统的接收机。
信号捕获方法包括：对中频信号采样后读取n毫秒数据进行载波剥离；对剥离载波后的数据进行NH码剥离；对剥离NH码后的1至n‑1毫秒数据做相干累加得到第一毫秒数据；利用NH补偿码对剥离NH码后的2至n毫秒数据进行NH码补偿并做相干累加得到第二毫秒数据；生成一毫秒本地测距码并对本地测距码做FFT及取共轭，所述结果与第一及第二毫秒数据的FFT结果相乘再取IFFT得到相关峰值；比较相关峰值与预设门限值大小以判断信号是否捕获成功。
本发明还提供一种接收机。
本发明实施方式的信号捕获方法和接收机先对接收到的数据剥离NH码再进行相干累加，消除NH码符号翻转的影响，提高了捕获精度。
申请人：深圳开阳电子股份有限公司
地址：518057 广东省深圳市南山区科技中二路软件园一期4栋406-421
国籍：CN
更多信息请下载全文后查看。
全球定位系统卫星接收器设计与实现
全球定位系统卫星接收器设计与实现现代社会离不开科技的支撑，全球定位系统（GPS）是其中之一。
GPS已经成为我们生活中的一部分，我们可以利用它来寻找位置、规划路线、导航等等。
GPS的主要构成是卫星、地面轨道测量站和接收器。
其中，接收器可以通过接收GPS卫星的信号来确定自身的位置。
在接收GPS卫星信号的过程中，接收器与卫星之间会进行复杂的计算和数据传输。
所以，设计一个能够稳定接收并处理卫星信号的接收器是非常重要的。
首先，接收器的硬件设计十分关键。
接收器需要具备良好的天线，以固定位置和方向接收信号。
同时，卫星信号也需要经过接收器内部和外部的滤波器和放大器等处理，才能转换成数字信号供设备处理。
所以，硬件设计需要考虑信号的处理和电路的优化。
其次，接收器的软件设计也是不可忽视的。
软件的设计需要考虑信号处理和数据处理两个方面。
首先，信号处理需要考虑卫星信号的采集和处理，从而得到接收器所处的经度、纬度等信息。
其次，数据处理需要考虑如何保存和分析数据。
GPS信息必须与地图数据相结合，才能实现更准确的导航和路线规划。
接着，我们来看一下GPS接收器的实现。
实现GPS接收器需要选取合适的芯片，如UBlox芯片等。
通过引脚连接等方式将芯片和其他元件连接起来，完成外围电路的构建。
然后进行软件开发，编写能够控制芯片完成信号采集和计算的程序。
在程序运行过程中，还需要进行各种调试和优化，以确保接收器能够稳定运行。
另外，还要注意GPS接收器的使用和维护。
例如，接收器需要放置在开阔的地方，避免建筑物和树木的遮挡。
同时，接收器也要尽量避免与其他电子设备干扰。
在长时间使用接收器后还需要定期清洁内部零件，并检查天线和电源等部件是否正常。
综上所述，全球定位系统（GPS）卫星接收器的设计和实现需要综合考虑硬件和软件两个方面。
良好的硬件设计保证了接收器的稳定性和精度，而合理的软件设计则能够实现更准确的导航和路线规划。
在设计和使用过程中，也要注意细节，如天线位置、外部环境等因素，才能更好地运用GPS接收器带来的便利。
双星定位导航系统卫星信号的捕获电路设计
双星定位导航系统卫星信号的捕获电路设计
莫迎秋;鲁士文
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2006(32)4
【摘要】双星定位导航系统是我国自主研制的定位导航系统,研究双星定位导航系统卫星信号的捕获是实现卫星信号正确接收和处理的前提,所以研究并实现卫星信号的捕获对保证定位精度和接收机的性能指标有重要意义.阐明信号捕获原理,在此基础上提出了一种捕获电路的设计方案,针对此方案进行关键性能指标分析.
【总页数】3页(P111-113)
【作者】莫迎秋;鲁士文
【作者单位】中国科学院,研究生院,北京,100039;中国科学院,计算技术研究所,北京,100080
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.北斗导航系统 B1频点弱信号捕获技术研究 [J], 王凤娇;陈伟;吴迪
2.双星定位法与北斗1号卫星导航系统 [J], 羽佳
3.全球卫星导航系统信号捕获方法研究综述 [J], 李灯熬;李帅;赵菊敏;牛文慧;刘金强
4.卫星信号捕获跟踪仿真与卫星授时的实现 [J], 张宝全;周枫;张少泉
5.导航信号哪家强
——不同气象条件下北斗三号卫星导航系统与GPS信号强度的比较 [J], 谷晨雨;白妮;李梓熙
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
导航星座星间链路信号自适应捕获方法
进而求解出信号 的 传 输 时 延 ， 多普 解建链时刻卫星的坐标 ， 勒频率和信噪比 ， 为信号的捕获提供先验信息 。 １. １ 传输时延及其不确定度的计算 假设需要 t １ 时刻在 Ａ 、 Ｂ 两星之间建立星 间 链 路 ， Ａ星 为主星 ， Ｂ 星 为 从 星 。Ｂ 星 可 根 据 星 上 导 航 电 文 中 的 历 书 信息求 解 出 t １ 时 刻 Ａ 星 的 轨 道 坐 标 ， 包 括 位 置 和 速 度， 分 和V Ａ （ ， 对应于历书精度的解算误差 别记为向量 P Ａ （ t１ ） t１ ） 为Δ 则根据广播星 PＡ 和 Δ V Ａ 。 假设信号 t ２ 时刻到达 Ｂ 星 ， 历信息求解出 t ２ 时刻 Ｂ 星的 位 置 和 速 度 ， 记为向量 PＢ （ t２ ） 和V Ｂ （ ， 对应广播星历精度的解算误差为 Δ 其 t２ ） PＢ 和 Δ VＢ， 中 t ２ 为未知量 ， 则有
Ｔ （ S ＡＢ （ t ２ ）＝ ［ ８） f R τ f ｕｎ t ｕｎ f ｓｐ t ｓｐ ］ 式中 ， ６７／ T 和 t c／ ２， T 为相干积 f ｓｐ 和 t ｓｐ 典型 取 值 分 别 为 ０ ．
） 狘V ＡＢ P ＡＢ 狘 ２（ VＡ狘 VＢ狘 狘Δ ＋ 狘Δ fT c 狘V ＡＢ 狘 狘V ＡＢ 狘 １. ３ 接收信号信噪比的计算
Keywords：ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ ；ｉｎｔｅｒ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｌｉｎｋｓ ；ａｄａｐｔｉｖｅ ；ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ；ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｄａｔａ
０ 引 言
通过在导航卫星之间建立通信和测距 链 路 可 以 使 导 航 １ ２］ ， 有效提升定轨和时间同步精 星座具有 自 主 定 轨 功 能 ［
多模卫星导航芯片组中GPS信号捕获跟踪的设计与实现的开题报告
多模卫星导航芯片组中GPS信号捕获跟踪的设计与实现的开题报告一、研究背景和研究意义随着全球导航卫星系统的发展，多模卫星导航芯片组越来越受到人们的关注。
多模卫星导航芯片组可以利用多个卫星系统的信号，如GPS、GLONASS、Beidou等，以提高导航定位的精度和可靠性。
在这些卫星系统中，GPS系统是最常见和广泛应用的。
多模卫星导航芯片组中GPS信号捕获跟踪的设计与实现是该领域中的一个重要研究方向。
该研究可用于开发高性能GPS信号捕获和跟踪算法，进一步提高GPS导航精度和可靠性。
因此，本文的研究意义在于：1.提高卫星导航系统的精度和可靠性。
2.优化卫星导航系统的设计和实现，提高其在实际应用中的效率。
3.为多模卫星导航芯片组的开发和应用提供技术支持。
二、研究内容和研究方法本文的主要研究内容包括GPS信号捕获和跟踪的设计和实现。
具体地说，研究需要实现以下几个方面：1.GPS信号捕获算法的设计和实现。
该算法应能够快速准确地捕获GPS信号。
2.GPS信号跟踪算法的设计和实现。
该算法应能够跟踪GPS信号，并从中提取出导航信息。
3.GPS信号处理算法的优化。
优化算法以提高GPS信号跟踪的效率和精度。
本文的研究方法包括理论研究和实验验证。
首先，通过对GPS信号捕获和跟踪的基本原理和算法进行分析和研究，确定合理的算法设计方案。
其次，根据设计方案实现算法，并通过实验验证算法的准确性和效率，同时进行算法优化。
三、预期研究结果1.实现GPS信号捕获和跟踪算法。
2.验证算法的准确性和效率。
3.优化算法以提高GPS信号跟踪的效率和精度。
GPS卫星数字中频信号的捕获、跟踪研究与仿真的开题报告
GPS卫星数字中频信号的捕获、跟踪研究与仿真的开题报告题目：GPS卫星数字中频信号的捕获、跟踪研究与仿真的开题报告一、选题背景及研究意义GPS（全球定位系统）是一种全球性的卫星导航系统，可以提供位置、速度、时间等信息。
GPS信号在卫星发射后会经过大气层的影响，导致信号存在扩散、延迟等现象，难以在实际应用中进行精确的定位和导航。
因此，需要对GPS信号进行捕获和跟踪，以提高其定位和导航的精度和可靠性。
本研究将针对GPS卫星数字中频信号（navigation data message）进行捕获和跟踪研究，旨在探究GPS信号捕获和跟踪的机理，并通过仿真验证该算法的可行性。
二、研究内容1. 对GPS卫星数字中频信号进行理论分析和仿真验证，研究其信号特性和基本环节，探究其捕获和跟踪机理。
2. 采用软件实现GPS信号的捕获和跟踪算法，并通过实验验证算法的可行性。
其中，包括信号的初步处理、捕获和跟踪等环节。
3. 研究GPS信号的抗干扰能力，并对算法进行改进和优化，提高GPS信号的捕获和跟踪精度。
三、研究方法及技术路线1. 系统学习GPS信号的原理和特性，建立数学模型。
2. 设计GPS信号的捕获和跟踪算法，并进行系统仿真。
3. 基于软件实现算法，并进行验证。
在实验中采用GNSS信号模拟器，模拟GPS信号传输过程，并观察算法的捕获和跟踪效果。
4. 对算法进行改进和优化，加强GPS信号的抗干扰能力。
四、研究进度及计划安排1. 第一阶段（已完成）：a. 系统学习GPS信号的原理和特性，深入了解GPS信号的捕获和跟踪机理。
b. 建立GPS信号仿真模型，并对数字中频信号进行分析和仿真。
2. 第二阶段（进行中）：a. 设计GPS信号的捕获和跟踪算法，并进行初步测试。
b. 对算法进行改进和优化，提高其抗干扰能力。
3. 第三阶段（待完成）：a. 基于软件实现算法，并进行系统验证。
b. 对测试结果进行分析和总结，撰写论文。
五、参考文献[1] K. Borre, D. M. Akos, N. Bertelsen, et al. A software-defined GPS and Galileo receiver: a single frequency approach[M]. Boston: Birkhuser, 2007.[2] G. Hein, M. Schwope, J. Kurth, et al. GPS and Galileo: dual RF front-end receiver and advanced digitization[M]. New York: Springer, 2009.[3] S. Wallner-Heavy, C. F. Mecklenbruker. The role of signal processing in the Galileo navigation system[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, 2009, 3(4): 725-742.[4] P. Misra, P. Enge. Global positioning system: signals, measurements, and performance[M]. Lincoln: Ganga-Jamuna, 2001.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
双星定位导航系统卫星信号的捕获电路设计
摘要：双星定位导航系统双星定位导航系统是我国我国自主研制的定位导航系统,研究双星定位导航系统卫星信号卫星信号的捕获是实现卫星信号正确接收和处理的前提，所以研究并实现卫星信号的捕获对保证定位精度和接收机的性能指标有重要意义。
阐明信号捕获原理，在此基础上提出了一种捕获电路的设计方案，针对此方案进行关键性能指标分析。
关键词：双星定位导航系统捕获伪码
双星导航定位系统是我国自主研发的、具有独立知识产权的卫星导航定位系统。
它解决了我国在卫星导航定位领域从无到有的问题。
目前此系统正服务于我国的国民经济建设和国防建设。
用户接收机作为双星定位导航系统的重要组成部分，其性能直接影响着用户的使用。
接收机信号处理部分的一个关键是伪码解扩，而伪码解扩的完成又依赖于载波和伪码的成功捕获，同时信号捕获的捕获时间捕获时间和捕获带宽将对接收机性能有非常大的影响。
本文针对接收机信号捕获原理进行分析，在此基础，对捕获电路进行设计，并对其捕获性能指标进行分析。
1 捕获原理双星定位导航系统是OQPSK调制的直扩系统，因此信号的捕获要在频域和码域的二维空间进行。
对于OQPSK调制载波信号，因其是抑制载波信号，没有载波频率分量存在，无法从所接收的信号中通过滤波的方法得到参考的载波[4]，所以频域的信号捕获重点就是如何得到一个与接收载波同频同相的参考载波。
图1是利用数字锁相环实现载波非相干解调。
NCO在误差信号控制下产生与卫星载波同频的信号wo，通过鉴相器将相位误差信号we=wi³wo 转换成电压控制信号并通过LP环路滤波后控制NCO输出，通过NCO的负反馈使其逐渐减小到零，这时wo就是接收的卫星载波wi的一个拷贝，从而实现了载波信号的捕获。
双星卫星信号码相位的捕获依据m序列的自相关特性实现。
m序列的自相关函数表达式如下: Tc是码片码片宽度，p是m序列周期，τ是时间偏移量即相位的偏差。
从函数表达式可以看出，自相关函数是二值函数。
接收机内部的m 序列发生器产生卫星码的一个拷贝，将此拷贝的码和接收的卫星码做相关运算，根据相关值和设定的门限值(图2中a点)比较来判断码的捕获情况。
当卫星码与拷贝的码相位偏差大于一个码片，即Tc≤τ≤(p-1)Tc，它们的相关值最小为，这时卫星码完全不能捕获。
移动本地拷贝码时钟，每移动一次做一次相关运算和判定。
当拷贝的m 序列与卫星码相位差τ≤Tc，随着τ减小，相关值逐渐增大。
当相关值大于门限点a 处值时，码捕获成功。
从相关函数波形可以看出，在拷贝码一个周期T内，拷贝码只有其某一个相位和卫星码相位才可能有大于门限点a 的相关值，如果拷贝码的所有相位点处都与卫星码做了相关,仍然没有找到大于门限的相关峰值，那么捕获失败。
2 捕获电路设计双星系统用户接收机接收S频段的两颗卫星播发的信号，每颗卫星各有2个信道，即为波束1～4，这些信号空分覆盖我国国土的东经95°～125°，北纬25°～40°地区。
因此信号捕获最多能捕获到4个波束。
实现时可以采用并行捕获4个波束，也可以串行捕获，通过降低单波束的捕获时间来减少总的捕获时间。
在考虑资源和捕获时间做折中情况下，本文采用并行捕获方式分别捕获4个波束的卫星信号,对每个波束实行串行捕获方式。
Riter已经证明，捕获低信噪比的抑制载波信号的最佳装置是Costas环和平方环。
Holmes J.K 已经证明了这两种环路是等效的[1]。
捕获电路如图3。
接收信号经过射频模块后，输出中心频率为fi=12.24MHz的模拟中频信号，在不考虑噪声和多普勒影响前提下：(3)式中，A是信息符号，m(t)是扩频序列，wi=2πfi为载波中频角频率,△Φ为接收信号和本地信号瞬时相位差。
经过数字解正交并与本地载波相关后至此完成载波剥离，在信号的成分中只有载波的相差。
利用PN码的自相关性，实现解扩经过门限判决没有锁定卫星信号时候，移动PN码时钟，使得PN码自相关
值接近1，因此有：通过锁相环的负反馈作用使得(13)式中的逐渐减小到载波捕获所能接受的值，从而达到载波捕获的目的，以进行载波的精密同步即载波跟踪。
在载波剥离后，卫星信号与本地产生的PN码的拷贝进行相关运算，在1个比特时间内，把相关积分的结果与预设的门限进行比较，同时清除本次相关结果，通过移动PN码时钟，准备下一个码片的判决。
在(11)式中，在载波已经捕获下，△φ很小，所以cos(△φ)近似为1，因此用Q 路输出可以简化为Q≈²s(t)。
这里只有数据信息，从这里可提取帧同步和位同步标志，从而解调出正确的卫星导航定位信息。
从以上对双星导航定位系统的信号捕获电路的分析可以看出，卫星信号的捕获是在载波和码相位域二维同时进行的。
500Hz的频率步进与1/2个码片精度构成一个信号的搜索单元，搜索方式如图4。
3 捕获性能指标分析捕获时间和捕获带宽是信号捕获电路的两个重要的性能指标，它影响着捕获电路的捕获速度和捕获能力。
下面就这两个指标分别进行分析。
3.1 捕获时间双星系统是地球同步卫星，所以可以忽略卫星与地球间微小的相对运动。
在考虑地面载体300m/s 的动态下，对于S频点的双星接收机，其多普勒频率大约为2.5kHz。
因此卫星信号的频率搜索范围可在10kHz内进行。
对于码相位以1/2码片精度进行搜索，需要搜索510个相位点。
同时，考虑到以16kbps的信息速率，需用62.5μs的积分时间，所以搜索完所有的相位点所需要时间为510³62.5μs=31.875ms 。
对于同时进行的频域搜索，以500Hz的精度步进，则需要搜索20次，因此捕获时间为20³31.875=637.5ms。
码失锁后，由于载波已经锁定，且本地晶振短期稳定度较高(如10-7)，这样中断30s后，时间不确定度为±3000ns，大约对应±12个chip，考虑±15个chip的搜索长度，同样以1/2码片步进进行搜索，则需要重捕时间为30÷³62.5μs=3.75ms。
保守地考虑系统的相应时间，信号的捕获时间远远满足1s的指标要求。
3.2 捕获带宽捕获带宽是环路能够通过捕获过程而获得卫星信号的粗同步所允许的最大固有频差△f0max。
若环路的捕获带宽小于最大固有频差，则不能实现信号的捕获。
本捕获电路输入信号和捕获电路采用同一个高精度的本振，因此可以忽略由于不同频率基准而引入的误差。
如前所述，在考虑运动载体300m/s 的动态下，有大约2.5kHz的多普勒频率。
所以输入信号的变化范围可以确定为±2.5kHz，满足捕获要求即为△fn>△f0max=2.491kHz。
下面分析本捕获电路的捕获带宽△fn。
为了减少噪声引起的相位抖动，选取环路的噪声带宽与信息速率之比为0.1[1]。
在双星系统中信息速率为16kbps,环路噪声带宽BL可以取1.6kHz。
在考察载波参考相位抖动和解调损失条件下取BL为950Hz，C/N0：系统的载噪比。
在双星系统中天线的口最小功率为156.7dBw，天线增益为0dB,工作温度为50°下，系统的载噪比为46.7dB。
2BI：环前的中频带宽。
BI取信息速率的2倍即为32kHz。
通过以上对双星导航定位系统卫星接收信号捕获原理分析，建立了应用比较广泛的捕获电路，并对本电路的主要性能指标进行了详细分析，最终结论表明，此电路的性能指标满足双星系统的应用要求。