卫星定位信号同步技术研究及其FPGA设计

论文摘要

本论文对卫星定位信号的同步技术做了符合工程实践的研究。研究了一种实用的设计三阶Costas环路的方法,并用FPGA验证了所设计基带电路的正确性。主要内容为:1.捕获电路设计采用10个频率分槽对±5kHz多谱勒进行二维搜索,每个通道又采用30路串并结合大规模时域相关捕获。并对其进行了软件仿真和实际硬件板上的测试。2.研究并设计了具有低环路带宽的DLL码跟踪环路。经过测试验证了所设计的20Hz环路带宽DLL环路的正确性。3.详细研究了三阶锁相环路的设计方法,包括模拟和数字环路。通过计算机仿真得到了符合要求的三阶环路参数,并用FPGA验证了其环路的工作的正确性。4.给出了具有抗干扰功能的FPGA位同步电路。最后对整个基带电路包括捕获,跟踪,位同步,帧同步进行了联合测试,表明系统的功能是正确的。本文所设计的卫星接收机基带电路是符合工程实践的,所用的设计方法可以直接应用在实际工程中,同时所研究的三阶环路设计方法又可以应用在高动态接收机中。在系统高度集成化的今天,本文对基带电路的芯片化设计提供了参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 卫星定位信号同步技术研究动态
• 1.3 本课题的主要工作和论文内容安排
• 1.3.1 课题的主要工作
• 1.3.2 论文的内容安排
• 1.4 本章总结
• 第二章 卫星数字接收机概述
• 2.1 卫星导航定位系统
• 2.1.1 卫星导航定位系统概述
• 2.1.2 卫星导航定位系统组成
• 2.2 数字中频导航定位接收机
• 2.2.1 接收机总体结构
• 2.2.2 数字基带处理器基本工作原理
• 2.3 本章总结
• 第三章 卫星定位信号的伪码捕获与跟踪
• 3.1 深空卫星扩频信号的特点
• 3.1.1 卫星定位信号强度分析
• 3.1.2 卫星及地面多谱勒影响
• 3.2 卫星定位信号的粗码捕获
• 3.2.1 几种伪码捕获方法
• 3.2.2 串并混合滑动相关捕获方案设计
• 3.2.3 串并混合滑动相关捕获FPGA 设计与仿真
• 3.3 卫星定位信号的伪码跟踪
• 3.3.1 锁相环路的基本原理
• 3.3.2 数字DLL 跟踪算法
• 3.3.3 码跟踪环路的SIMULINK 设计
• 3.3.4 码跟踪环路的FPGA 设计与MODELSIM 仿真
• 3.4 本章总结
• 第四章 卫星定位信号的载波跟踪与数据同步
• 4.1 载波跟踪环路
• 4.1.1 Costas 环路工作原理
• 4.1.2 Costas 环路的VLSI 结构分析
• 4.1.3 环路工作参数设计
• 4.1.4 三阶环路设计
• 4.1.5 三阶环路测试
• 4.2 数据同步
• 4.2.1 位同步
• 4.2.2 帧同步
• 4.3 本章总结
• 第五章 系统测试与验证
• 5.1 系统软件测试
• 5.2 系统硬件测试
• 5.3 本章总结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本论文研究总结
• 6.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果