本科毕业设计开题报告北斗卫星信号快速捕获.doc

太原理工大学现代科技学院信息系毕业设计（论文）开题报告太原理工大学现代科技学院信息系本科毕业论文（设计）开题报告毕业设计(论文)题目北斗卫星信号快速捕获方法研究学生姓名导师姓名专 业测控技术与仪器报告日期班 级10-1指导教师意见签字 年 月 日专业(教研室)主任意见年 月 日系主任意 见年 月 日1.选题意义北斗卫星导航系统(BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System)是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。 随着全球卫星导航系统（GNSS）的应用越来越广泛，对接收性能的要求也越来越高，比如在一些环境比较恶劣的条件下，传统的C/A信号的接收性能无法满足高灵敏度的要求，因此，现代化的GNSS在信号设计时,考虑码长较传统的C/A码更长的扩频码，但是因为要考虑捕获的代价，所以现代化的GNSS采用了主码和二次编码相结合的结构化分层码，通过一个码率低，周期长的二次编码去调制一个码率高，周期短的主码，得到一个等效周期长但码率高的扩频码，从而获得更好的相关性，提高接收性能，但不增加捕获的负担。2.国内外研究现状概述 现代化北斗信号增加了二次编码， 二次编码的长度从4到1800不等， 比如，B1信号的导频通道采用的是长度为1800， 周期为18s的二次编码；B2的导频/数据通道分别用的是长度为10和20的Neuman-Hofman码；二次编码的作用不仅仅局限在改善相关性，还可以提高抗干扰的能力和实现快速的位同步。因此，在设计二次编码时，不仅要考虑其本身的相关性，还需要考虑其长度和实现位同步的能力。 现代化的GNSS信号在设计时，为了获得更加优良的接收性能，采用了主码与二次编码相结合的结构化分层码。二次编码通过延长扩频码的整体周期来改善相关性，但二次编码的作用不仅于此，其作用还包括:可以使地面接收机迅速实现数据同步；降低频谱谱线间隔,进一步抑制窄带干扰。3.主要研究内容首先对卫星导航系统的信号编码模型展开讨论，包括卫星信号的组成、信号的功能特性、调制解调原理。重点对复杂环境下卫星信号接收进行分析，分析影响卫星信号传输的主要因素，包括天文因素，环境因素，卫星自身因素等。通过对二次编码的深入研究，明确二次编码的产生方式，二次编码的作用原理，以及微弱信号下捕获信号的瓶颈，再对卫星的捕获原理做深入的研究，最终确定利用二次编码的方法快速准确捕获卫星信号，以推广运用在社会各个领域。4.拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性论证等）北斗导航信号伪随机码由基码和二次编码构成。二次编码的目的是：可以使地面接收机迅速实现载波同步；降低频谱谱线间隔，进一步抑制窄带干扰；改善卫星信号之间的互相关特性。导频通道与数据通道的二次编码作用略有差异，它们的二次编码的周期不应相同，导频通道的周期可以略长，以达到一定的抗干扰能力。但二次编码周期不宜设计过长，同时二次编码也必须考虑相关性。伪随机测距码结构的选择对导航系统的性能有很大影响，对北斗导航信号伪随机码的一般要求是：(1)为了避免测距模糊，测距码的周期长度必须大于传播时延；(2)测距码的速率足够高，以保证测距精度；(3)从同步检测能力方面考虑，测距码的自相关函数最好是二值的。当序列与本身匹配时具有最大值，而与其移位序列相关时副峰值应尽可能小且应是均匀的；(4)确定相关函数峰值所需时间，即测距码的捕获时间应尽量短；(5)测距码的互相关值应尽量小，以满足系统中多用户在同一频谱上同时进行测距的要求；(6)测距码序列中所含序列数目较多，以提供较多的卫星使用；(7)测距码结构简单，便于实现，易于更改。 在总结二次编码的作用后，可以据于此来选取具有良好性能的二次编码。 (1) 周期不宜过长，自身有良好自相关性。采用二次编码带来的相关性能的改善程度比不上直接增加主码码长，二次编码是在捕获复杂度和相关特性折中考虑的结果。 (2) 易于实现数据字符同步。如果设计的二次编码周期较长，不仅自身要有很好的整体相关性，局部也要有很好的相关性。 (3) 导频通道二次编码周期可以略长。接收机在实现字符同步时，可以只处理导频通道，所以导频通道的二次编码周期长时，可以更易于实现字符同步。 (4) 结构简单，易于实现。从硬件实施上考虑，要求二次编码产生方式简单，易于实现。 根据二次编码的作用总结二次编码的设计思想，主要从三个方面考虑：二次编码的周期；二次编码的相关性；硬件上的实现。5.研究工作安排及进度第一周，第二周： 理解设计要求，收集资料，查阅文献，准备外文文献翻译。第三周，第四周： 学习掌握卫星信号接收机工作原理和二次编码的相关知识，学习卫星信号的组成、信号的功能特性、调制解调原理，给出研究思路，撰写并提交开题报告。第五周，第六周： 提出整体研究方案, 分析影响二次编码捕获的主要因素，利用二次编码进行卫星信号捕获研究。第七周，第八周： 研究二次编码产生方法及作用原理。第九周，第十周,第十一周： 对研究方法进行算法提炼。第十二周： 捕获算法全面仿真。第十三周： 仿真结果分析，并完善仿真效果。第十四周： 论文撰写第十五周： 论文检查，并给出进一步工作的设想第十六周： 完成论文，准备答辩.6.参考文献 1海军航空工程学院青岛校区，中国人民解放军91423部队，中国人民解放军91445.无源北斗系统GEO卫星信号的捕获研究.青岛大学学报（工程技术版），2013，02. 2黄隽祎,李荣冰,王翌,武成峰.北斗B1 QPSK调制信号的高灵敏度捕获算法.航空计算技术，2012，05. 3吴军伟.高灵敏度GNSS接收机捕获算法研究及FPGA实现.北京邮电大学，2012 4曾超.GNSS接收机快速捕获算法研究.电子科技大学，2013 5谷卓,杨皎皎.一种北斗接收机基带处理设计方案.信息通信,2013,04 6陈庆.微弱GPS/北斗基带信号捕获研究与实现.暨南大学，2013 7黄鑫磊.GNSS接收机基带捕获跟踪技术研究.西安电子科技大学,2013 8金璐,张延彬.高动态环境下载波信号的快速捕获方法探讨.计算机光盘软件与应用,2012,129刘敏洁.基于BOC调制的卫星导航信号的捕获跟踪方法研究.西安电子科技大学，201210曾伟.GNSS接收机快速捕获算法研究.电子科技大学，2013 11王锋,韩俊博,焦国太,耿生群.GPS L1C导航信号PMF+FFT捕获算法研究与实现.d弹箭与制导学报，2013,04 12李小捷.弱信号环境下的GNSS信号捕获技术研究.西安电子科技大学，2012 13邵兴权.BOC信号捕获技术研究与实现.电子科技大学，2012 14郑奎.微弱GPS信号的跟踪方法研究.中国科学院研究生院(国家授时中心)，2012 15莫建文.弱信号环境下高性能GPS接收机关键技术研究.西安电子科技大学，2011 16陈守强.GNSS信号的快速接收算法研究及其FPGA实现.南京航空航天大学，2010 17赵晋.北斗二代卫星导航接收机关键共性技术研究.复旦大学，2010 18李琳,杨生,谭述森.北斗用户机抗干扰低暴露技术研究.第一届中国卫星导航学术年会论文集（上）,2010 19江开超.北斗二代系统中精密测距码捕获技术研究与实现.西南交通大学，2009 20李晨.超长伪随机码快速捕获研究与FPGA实现.华中科技大学，2009 21Ningbo Wang,Yunbin Yuan,Zishen Li,Xingliang Huo.Impact of ionospheric correction on single-frequency GNSS positioning. State Key Laboratory of Geodesy and Earths Dynamics, Institute of Geodesy and Geophysics； University of Chinese Academy of Sciences,2013 22XU JunYi,YANG YuanXi,LI JinLong,HE HaiBo,GUO HaiRong.Integrity analysis of COMPASS and other GNSS combined navigation.Science China(Earth Sciences),2013 23ZHOU ShanShi 1*,CAO YueLing 1,ZHOU JianHua 2,HU XiaoGong 1,TANG ChengPan 1,LIU Li 2,GUO Rui 2,HE Feng 2,CHEN JunPing 1 & WU Bin 1 1 Shanghai Astronomical Observatory,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200030,China;2 Beijing Global Information Application and Development Center,Beijing 100094,China.Positioning accuracy assessment for the 4GEO/5IGSO/2MEO constellation of COMPASS.Science China(Physics,Mechanics & Astronomy),2012 24Hua Liu,Tong Liu,Hang Guo.Context-Aware Using Carrier Phase for Adaptive MEMS IMU / GNSS Filtering in Deep Urban Navigation.Journal of Harbin Institute of Technology,2013 25Bing-jie Wang,Yu-jie Zhang,Jian-qiang Zhang,Qu-ting Gou,Zong-bao Wang,Peng Chen.CRYSTALLIZATION BEHAVIOR, THERMAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF PHBV/GRAPHENE NANOSHEET COMPOSITES.Chinese Journal of Polymer Science,2013 26Lu-Xiao Wang,Zhi-Gang Huang,Yun Zhao.Impact of GPS Almanac Broadcast Strategy on the Signal Acquisition Time.Journal of Harbin Institute of Technology,2013 27Zhu Feng,Li Xiaohui,Fan Duosheng.Evaluation of GNSS Timing Performance Based on Circular T and Analysis of System Time Offset.Proceedings of 2013 IEEE 11th International Conference on Electronic Measurement & Instruments VOL.02,2013 28Wei Binbin,Jiang Jinguang.A low power high gain gain-controlled LNACmixer for GNSS receivers.Journal of Semiconductors,2013 29Yiran Wang,Bo Zhang,Dingrong Shao.Differential Coherent Algorithm Based on Fast N