【摘 要】
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随着我国北斗三号系统服务范围的逐步扩大,北斗导航系统越来越多地应用到室内定位、野外勘探、地震救灾等各种复杂的场景中。受障碍物遮挡、多径等原因的影响,使得普通的接收机无法正常进行导航定位。加强对弱信号的捕获和跟踪技术的研究,是提高导航接收机性能的关键。本文对微弱环境下的北斗三号卫星信号的捕获算法和跟踪技术展开研究。在对三种基本的捕获算法进行分析比较的基础上,本文提出了优化的时域并行捕获（ITPA）算
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随着我国北斗三号系统服务范围的逐步扩大,北斗导航系统越来越多地应用到室内定位、野外勘探、地震救灾等各种复杂的场景中。受障碍物遮挡、多径等原因的影响,使得普通的接收机无法正常进行导航定位。加强对弱信号的捕获和跟踪技术的研究,是提高导航接收机性能的关键。本文对微弱环境下的北斗三号卫星信号的捕获算法和跟踪技术展开研究。在对三种基本的捕获算法进行分析比较的基础上,本文提出了优化的时域并行捕获（ITPA）算法,该算法能够解决导航电文种存在反转带来的问题,并利用相干积分和非相干积分的累加策略,解决了低信噪比下信号捕获的问题。蒙特卡洛仿真实验表明,在虚警概率为10-3时,ITPA算法成功捕获到了载噪比为27d BHz的北斗B1频段D2弱信号,且检测概率大于等于0.98。为了对ITPA算法捕获到的频率和码相位进行高精度的跟踪,本文采用载波跟踪环辅助码跟踪环的结构,并对跟踪环中所有到的鉴别器做了详细的分析,并结合仿真结果来选择最适合的鉴别算法。选择单位化叉积鉴频算法作为锁频环的鉴频算法,选择单位化符号点积法作为锁相环的鉴别相位的算法,选择计算量相对较小的单位化的相干点积功率法作为延迟锁定环的鉴别算法。Matlab仿真结果表明,本文研究的跟踪环路能够在1500ms达到跟踪稳定的状态,且多普勒频移误差约为10Hz,码相位误差小于0.08个码片,载波环的相位误差为14°。在ISE Design Suite 14.7平台上设计了捕获和跟踪环路各个模块,并在ISE上完成了FPGA仿真。最后,利用Xilinx的VC707开发套件完成了板级验证试验。
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