文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
高动态多普勒条件下的扩频接收技术研究
姓名:王智
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:耿相铭
20070122
高动态多普勒条件下的
扩频接收技术研究

摘要

现代卫星导航系统融合了传统的无线电导航和天文测绘技术,可
以提供全球、全天候、连续、实时的导航定位服务,并通过与地面其
它通信与信息系统的结合应用,日益成为应用领域遍及海陆空天、发
展速度也越来越快的信息技术之一。同时,导航卫星系统也在不断发
展建设,GPS、GLONASS、Galileo等全球卫星导航系统相继出现。
作为卫星导航系统的应用核心和上游产品,用户接收机的设计开
发是开展卫星导航系统应用的必要基础。本文以最新一代卫星导航系
统即Galileo系统作为主要应用背景,实现Galileo用户接收机的架构设
计及在高动态环境下Galileo信号的接收、捕获和跟踪算法的研究。接
收机设计涉及到了扩频通信、软件无线电和卫星导航等多个技术领域。
本文的主要内容包括:(1)扩频通信基本理论、卫星定位原理、
BOC及AltBOC调制原理;(2)E5波段Galileo用户接收机的架构设计,
包括射频前端模块、基带相关处理模块和软件算法模块;(3)扩频信
号的捕获方法,包括传统二维顺序搜索方法和基于FFT技术的快速捕获
方法;(4)高动态多普勒跟踪技术,包括时域最优化环路跟踪方法和
采用卡尔曼滤波的跟踪方法;(5)提出了基于电路结构的软件仿真,
对接收机系统架构和信号处理算法进行了精确的仿真验证,保证了系
统设计的合理性和实用性。
本文的技术难点在于Galileo系统中BOC调制信号的接收和捕获以
及在低信噪比、高动态多普勒条件下的信号跟踪。本文通过深入分析
和研究BOC调制的原理及性能,并采用特殊的基带信号处理方法,不
仅实现了AltBOC调制的E5波段Galileo信号的成功接收与捕获,而且显
著提高了系统的捕获性能、并节省了硬件资源。同时,精密设计了高
I
动态E5波段Galileo扩频信号源仿真模型,应用最优化时域环路滤波器
和卡尔曼滤波器两种方法实现了对低信噪比、高动态扩频信号的有效
跟踪。两种方法的动态性能均达到或超过200Hz/s多普勒一次变化和
500Hz/s2多普勒二次变化。

关键词:卫星导航系统,伽利略,扩频通信,高动态,捕获,跟踪

II
STUDY OF SPREAD SPECTRUM
SIGNAL RECEIVING TECHNIQUES
IN HIGH DYNAMIC ENVIRONMENT

ABSTRACT

The modern Global Navigation Satellite System (GNSS), combining
traditional radio navigation and astronomic topography techniques, can
provide global, all-weather, consecutive and real-time positioning service;
and when applied together with munication and information
systems, it’s application has spread into nearly all the possible fields - land,
marine, aviation and aerospace and it has now e one of the fastest
evolving Information Technologies. At the same time, different satellite
systems have been initiated, constructed and put into use, from GPS,
GLONASS to ing Galileo.
As the kernel and prerequisite of GNSS application, the development
of use receiver is the primary task. The paper takes the ing
GNSS, or