文档介绍：沈阳理工大学
硕士学位论文
新一代卫星导航信号高效直捕方法的研究
姓名:刘宪涛
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:冯永新
20100301
沈阳理工大学硕士学位论文

摘要

卫星导航系统是 20 世纪七十年代开始兴起的一种基于中轨道卫星星座的导航
系统,基本功能是为海上、陆地、空中及空间用户全天候、实时提供精确的三维
位置、三维速度和时间等参数信息。导航系统发展迅速,在军事和民用领域得到
广泛应用,导致频段拥挤、信号间相互干扰、保密性降低。新一代导航信号的出
现很好的解决了这个问题,如美国军用 M 码信号和欧洲 Galileo 系统 E1 频段信号
都采用的 BOC(Binary Offset Carrier)调制方式,为提高保密性提出的 TDDM(Time
Division Data Modulation)扩频机制等。BOC 调制信号功率谱具有裂谱特性,实现
频谱分离,降低信号互扰;相关函数比传统的 BPSK 方式更陡峭,提高多径分辨
能力。TDDM 扩频技术采用有数据信号和无数据信号的时分数据调制,提高了跟
踪精度。
新一代导航信号的出现,传统的同步技术已经不能适应其发展。因此,针对
新特性信号的同步捕获技术越发的受到关注。对于新一代导航信号,国内外提出
了一些捕获方法,如双边带算法、单边带算法、Fishman&Betz 算法、BPSK-like
算法等。但上述算法存在捕获多峰性,信号能量损耗大,硬件资源要求高等缺点。
所以提出一种既能保持捕获精度,又能提高速度和时效性的捕获方法变得非常重
要。
本文在深入研究 BOC、TDDM 调制技术基础上。针对 BOC 信号的分裂频谱
的特性和自相关函数多峰值的特性,通过对现有捕获技术的深入研究,提出适合
BOC 信号的主瓣叠加和主瓣选优捕获算法。利用 TDDM 扩频的 BOC、PSK 信号
特性与 BOC、PSK 信号特性的相似性,提出了 TDDM 扩频的 BOC 信号的主瓣叠
加和主瓣选优捕获算法及 TDDM 扩频的 PSK 信号捕获算法。在此基础上,对各捕
获算法进行建模与设计,通过测试平台对算法进行系统实现与测试,并与传统算
法进行对比,进而验证捕获算法的正确性和有效性。最后基于 FPGA 对 BOC 信号
捕获算法的关键模块——数据处理模块和循环相关模块进行硬件设计实现。

关键词:直接捕获,BOC,TDDM,FPGA
沈阳理工大学硕士学位论文

Abstract

Satellite Navigation System was began to rise in the 20th century 70s, which based
on the orbit of a satellite constellation, its basic function was to provide real-time and
accuratly three-dimensional position, three-dimensional velocity and time parameter
information for the sea, land, air and space users around the day. With the rapid
development of the modern navigation satellites, it was widely used in the military and
civilian fields, resulting in bands crowded, the signal spectrum interferenced from each
other, confidentiality reduced. The new generation of navigation signals beautifully
solutioned to this problem, such as the . military M code signal and E1 band signal
of the European Galileo system all used by BOC (Binary Offset Carrier) modulation
scheme. In order to enhance confidentiality, also advanced TDDM (Time Division Data
Modulation) spread s