高靈敏度北斗B1I信號(hào)捕獲技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類(lèi)活動(dòng)范圍的擴(kuò)大，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)越來(lái)越多的應(yīng)用于室內(nèi)定位、野外勘測(cè)、地震火災(zāi)救援、地理地形測(cè)繪等。在這些環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)景中，導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)會(huì)受到諸如多徑反射、障礙物遮擋、寬帶干擾等多方面因素的影響而削弱，致使普通的接收機(jī)無(wú)法捕獲到上述功率過(guò)低的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位，限制了導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用。高靈敏度導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)捕獲是研究在弱信號(hào)環(huán)境下對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行捕獲的技術(shù)。
　　北斗二號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)是我國(guó)自主研制、獨(dú)立運(yùn)行的全球?qū)Ш叫l(wèi)

2、星系統(tǒng)。2012年，北斗正式進(jìn)入商用階段，目前在軌衛(wèi)星19顆，已實(shí)現(xiàn)了亞太地區(qū)的導(dǎo)航定位服務(wù)。隨著北斗系統(tǒng)的不斷完善，北斗導(dǎo)航定位終端擁有極為廣闊的市場(chǎng)前景。因此，高靈敏度北斗衛(wèi)星信號(hào)捕獲技術(shù)是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性和前瞻性的研究課題。
　　本文首先對(duì)北斗二號(hào)衛(wèi)星信號(hào)的結(jié)構(gòu)和特性進(jìn)行了分析，包括信號(hào)的組成結(jié)構(gòu)、測(cè)距碼的產(chǎn)生和性質(zhì)、衛(wèi)星信號(hào)的多普勒效應(yīng)以及中頻信號(hào)模型等，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了北斗中頻信號(hào)仿真程序，詳細(xì)介紹了仿真中頻信號(hào)的產(chǎn)生流程

3、。然后介紹了導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的捕獲原理和分別在時(shí)域和頻域進(jìn)行的兩種基本的捕獲方法。
　　其次，實(shí)現(xiàn)高靈敏度導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)捕獲主要是對(duì)本地復(fù)現(xiàn)信號(hào)和接收衛(wèi)星信號(hào)的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行積分，根據(jù)累積方式的不同，分為相干積分法、非相干積分法和差分相干積分法，本文詳細(xì)介紹了三種算法的原理，并對(duì)其進(jìn)行了仿真分析，仿真實(shí)驗(yàn)表明由于北斗信號(hào)比特反轉(zhuǎn)速率高，使得相干積分的時(shí)間不能超過(guò)1ms，差分相干積分法也并不適用。本文分析了非相干積分法和全比特法兩種北斗弱信

4、號(hào)捕獲方法，對(duì)其捕獲性能進(jìn)行了仿真分析。針對(duì)高靈敏度捕獲算法運(yùn)算量大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，提出了一種優(yōu)化方法，使一個(gè)測(cè)距碼周期的相關(guān)運(yùn)算可以減少一半的傅里葉逆變換和一半的相乘運(yùn)算。
　　最后，本文設(shè)計(jì)了一種適用于北斗衛(wèi)星 B1I弱信號(hào)的捕獲方法，即改進(jìn)半比特-特征序列法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)半比特算法的可行性，并詳細(xì)分析了不同長(zhǎng)度的NH20碼特征序列的抗干擾能力。使用仿真北斗中頻信號(hào)對(duì)該方法進(jìn)行了捕獲實(shí)驗(yàn)，并與非相干積分法和全比特法做