高动态下码元快速同步在北斗用户机中的应用研究

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北斗卫星导航定位系统是我国自主研发的卫星导航定位系统。该系统提供快速定位、实时导航、简短通信和精确授时等功能,对于促进我国的国防与民用导航定位事业的发展具有重要的意义。该系统采用直接序列扩频技术。在直接序列扩频技术中,只有扩频码同步才有可能正确解算出传输的信息。因此,扩频码同步是影响导航系统系统性能的关键技术,同步不仅是正确接收信息的前提,同时也关系到系统能否在高动态条件下进行精确定位。研究和实现北斗卫星定位系统中的扩频码同步技术对于提高接收机的性能指标和系统的定位精度有着重要的意义。本课题依托北斗导航定位接收机的研发项目开展工作。本文首先介绍了扩频通信技术,深入研究了直接序列扩频通信系统。然后,分析了北斗导航定位系统的组成、特点、功能、工作原理及其信号结构。重点讨论了高动态下扩频序列的同步,对扩频码元同步算法进行了比较和分析,根据北斗卫星的信号特征和调制方式以及导航电文协议要求,本项目中北斗定位系统的码捕获环采用滑动相关法(其中门限判决采用固定门限判决)、码跟踪环采用非相干超前—滞后数字锁相环。论文提出北斗接收终端基带模块设计方案——采用大容量FPGA,利用QuartusⅡ软件的巨大功能对扩频码元捕获跟踪模块进行了设计、编译、布局布线并适配到对应的FPGA中进行了调试与测试,测试结果符合北斗卫星定位接收机设计的相关指标要求,同时证明了方案的正确性和可行性,同时得出了整个基带模块设计所耗的硬件资源。
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