北斗B1频点信号捕获算法研究与实现

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文北斗B1频点信号捕获算法研究与实现硕士研究生：吴亚桐指导教师：张文旭讲师学科、专业：信息与通信工程论文主审人：张薇副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文北斗B1频点信号捕获算法研究与实现硕士研究生：吴亚桐指导教师：张文旭讲师学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年3月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADiss

2、ertationfortheDegreeofM.EngResearchandImplementationofBeidouB1FrequencySignalAcquisitionAlgorithmCandidate:WuYaTongSupervisor:ZhangWenXuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Mar,2018Dateof

3、OralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大

4、学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈

5、尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日北斗B1频点信号捕获算法研究与实现摘要随着我国北斗卫星导航系统成功投入使用，对北斗导航接收机的研制需求也越发迫切。信号捕获是北斗系统导航接收机的关键技术，导航接收机所使用的捕获算法直接决定了导航接收机性能，对捕获算法的研究具有重要的意义。本文主要研究北斗信号捕获算法，并对北斗卫星信号捕获模块进行实现。在本文的研究过程中，首先介绍了卫星导航原理和北斗卫星导航系统B1频点信号结构，分析了伪随机码的相关特性和导航电文的构成。在此基础

6、上对信号捕获原理进行了研究，详细分析了基于匹配滤波器的信号捕获算法、基于FFT的信号捕获算法、PMF-FFT(PartialMatchedFilterscombinedwithFFT)算法等卫星信号捕获算法，并通过Matlab仿真分析了上述三种算法的性能。其次，本文讨论了导航电文比特翻转对信号捕获的影响，通过仿真证明上述三种传统算法对存在比特翻转的信号捕获效果不理想。针对比特翻转影响捕获性能的问题，本文提出了两种改进算法。第一种算法对基于匹配滤波器的捕获算法进行了改进，是一种基于码相位与多普勒频率分离的信号捕获算

7、法，该算法利用延迟差分运算和伪随机码的双极性分别对信号进行处理，消除了比特翻转带来的影响，在此基础上对码相位和多普勒频移进行分离捕获。第二种算法对基于FFT的捕获算法进行改进，使用补偿序列对待捕获信号进行分段补偿，减弱了比特翻转对信号捕获的影响，是一种基于比特分段补偿的捕获算法。本文从捕获灵敏度、计算量等角度对几种算法进行比较，并使用Matlab对该算法的性能进行分析，仿真结果表明两种算法在存在比特翻转的条件下，可以成功捕获北斗B1频点信号。最后，针对实际工程需求，利用FPGA对基于比特分段补偿算法进行实现。整个

8、设计分为载波NCO模块、数字混频模块以及相关累加等模块。在ISE开发环境中对各个模块进行了实现，并使用Modelsim对各个模块进行功能仿真，验证了各个模块功能正确。在此基础上通过顶层模块将所有模块整合到一起，对整个捕获模块进行仿真，仿真表明该模块能成功捕获北斗B1频点信号。该项研究为解决比特翻转信号捕获提供了理论研究基础，同时为工程应用提供了技术基础。关键词：北斗导航；