基于fpga的gnss信号快速捕获算法的研究与实现

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1、中文图书分类号：TP914密级：公开UDC：39学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论文题目：基于FPGA的GNSS信号快速捕获算法的研究与实现论文作者：宁克友领域：电子与通信工程指导教师：汪友生副教授论文提交日期:2016年6月UDC：39学校代码：10005中文图书分类号：TP914学号：S201302195密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：基于FPGA的GNSS信号快速捕获算法的研究与实现英文题目：RESERCHANDIMPLEMENTATIONONFASTACQUISITIONOFGNSSSIGNA

2、LBASEDONFPGA论文作者：宁克友领域：电子与通信工程研究方向：DSP与嵌入式系统申请学位：工程硕士专业学位指导教师：汪友生副教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：宁克友日期：201

3、6年6月6日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：宁克友日期：2016年6月6日导师签名：汪友生日期：2016年6月6日摘要摘要随着全球导航卫星系统GNSS在航天、铁路监控、海洋救援、环境和灾害的监测、导弹制导和民航等领域的广泛应用，我国的北斗系统、俄罗斯GLONASS、欧洲GALILEO和美国GPS都在加快导航技术的研究与发展。导航定位的实时性和精度

4、主要依赖GNSS信号捕获算法与跟踪算法的优劣，其中在对信号进行跟踪之前首先要对卫星信号中存在的伪随机码相位和载波多普勒频移进行估计，这个估计的过程就是捕获，因此捕获算法是整个导航系统的关键技术。为了实现GNSS信号的快速捕获，减少捕获时间，本文主要是针对捕获算法进行研究，最终在FPGA上实现对数字中频信号的快速捕获。在研究的过程中，介绍了GNSS信号捕获算法的原理，对传统的捕获算法进行了分析介绍，比较各自的优缺点，并对算法进行改进，设计了一种基于并行码相位的PMF+FFT捕获算法，使其一次对多个码相位进行并行搜索，从而提高捕获效率。对GNSS接收机中捕获模块

5、进行FPGA设计，采用基于并行码相位的PMF+FFT算法来实现捕获模块，不仅提高了捕获速率，还降低了FPGA硬件资源的使用率，在工程实现中具备较高的经济性和可行性。基于模块化思想，将捕获模块划分若干功能子模块，分别对各功能子模块进行实现。采用Cadence公司的仿真工具IUS对捕获模块的功能以及性能进行仿真分析，能够实现对GNSS信号伪码相位的捕获以及多普勒频移的估计，并降低捕获时间，验证结果证明了捕获算法的可行性和正确性。采用Synopsys公司的静态时序分析工具primetime对设计进行静态时序分析，时序分析结果表明捕获模块时序设计的完整性和正确性。关

6、键词：GNSS；捕获算法；伪随机码；多普勒频移；PMF+FFTIAbstractAbstractWiththewidelyuseofglobalnavigationsatellitesysteminaerospace,railwaymonitoring,marinerescue,environmentalanddisastermonitoring,missileguidance,civilaviationandotherareas.China'sBeidousystem,RussianGLONASS,EuropeanGalileoandAmericanGPS

7、allacceleratetheresearchandthedevelopmentofnavigationtechnology.Thereal-timeandprecisionperformanceofnavigationpositioningareprimarilydecidedonthemeritsofacquisitionalgorithmandtrackingalgorithm.Inpriortotrackingthesignal,thecarrierDopplerfrequencyshiftandpseudorandomcodephaseshoul

8、dbeestimated,theestimation