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同步卫星定位系统主控站接收终端的研制

作　者: 汤愈颖
导　师: 王建国；蒋宇志
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 卫星定位系统 数字锁相环 BOC 扩频调制与解调 FPGA
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


国内某同步卫星定位系统是利用一些同步轨道(GEO)通信卫星和一些小倾角同步轨道卫星建立起星座。导航和原子钟信号是从地面控制站经卫星转发器传送给用户导航定位使用。相比使用专门导航卫星建立的系统,该系统花费相对要少。尤其系统不使用星载原子钟,这样免去制造和维护昂贵的星载原子钟,而且减少了在导航定位中相对论效应的影响,因而该系统只需较短的建设过程。地面控制站利用通信卫星(而不是专用的导航卫星)转发导航电文给接收机,接收机利用导航电文解算本地位置。系统同GPS和GLONASS系统最大的区别在于系统的卫星参考基点是一个虚拟点,而其实际参考基点在地面控制站上。在不影响用户定位精度的条件下,可大大降低整个系统的研制、运行和维护成本。本论文讨论接收终端的研制,对相关的数字通信及扩频通信基础理论进行了阐述;对信号的构成作详细分析,包括载波频率、PN码型、BOC调制和解调等方面;讨论了一种通用化数字信号处理硬件电路实现方案,设计并实现了一种采用数字costas环、非相干延时锁定码跟踪环的接收终端;提出合理可行的实施方案,包括整机及单元设计方案等,并重点对关键技术指标进行了分析。最后,列举了一些测试结果。作者在文中对研制过程中出现的技术问题,分析了起因、原理及解决方法。并结合自身的研制工作体会,提出了一些可供参考的工程设计方法及经验。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 卫星导航系统  9-10
  1.2 美国GPS 系统  10-11
  1.3 俄罗斯GLONASS 系统  11-12
  1.4 欧洲GALILEO (伽利略)系统  12-13
第二章 系统原理及相关理论  13-34
  2.1 同步卫星定位系统  13-18
    2.1.1 简介  13-14
    2.1.2 本系统导航信号的产生原理  14-15
    2.1.3 本系统导航信号的载波频率  15-16
    2.1.4 本系统导航信号的发射时间同步方法  16-17
    2.1.5 系统组网及其它  17-18
  2.2 数字通信基础  18-23
    2.2.1 数字通信系统的构成  18
    2.2.2 信源编码  18-19
    2.2.3 信道编码  19-20
    2.2.4 DDS 的基本原理  20-21
    2.2.5 数字调制  21-23
  2.3 扩频通信基本原理  23-27
    2.3.1 扩展频谱通信的基本概念  23
    2.3.2 扩频系统使用的伪随机码  23-26
    2.3.3 直接序列扩频系统  26-27
  2.4 扩频测距原理简述  27-32
    2.4.1 引言  27-28
    2.4.2 扩频测距技术  28-29
    2.4.3 同步原理  29-32
  2.5 导航原理  32-34
第三章 终端设计技术  34-56
  3.1 载波COSTAS 环  34-36
  3.2 伪随机码跟踪环  36-37
  3.3 位同步环  37-38
  3.4 帧同步器  38-39
  3.5 距离数据提取  39-41
  3.6 BOC 的调制与解调  41-56
    3.6.1 BOC 调制信号及FPGA 实现  41-44
    3.6.2 BOC 信号的码跟踪方案  44-56
第四章 终端设备的研制  56-75
  4.1 综合基带的设备组成及特点  56-60
    4.1.1 中频基带信号产生板  57-59
    4.1.2 中频数字接收板  59-60
  4.2 设计方法与实现  60-72
    4.2.1 FPGA 开发技术  60
    4.2.2 FPGA 的开发流程  60-61
    4.2.2 数字AGC 技术  61-63
    4.2.3 数模接口板  63-65
    4.2.4 信号处理板  65-70
    4.2.5 扩频码产生  70-72
  4.3 关键技术分析  72-75
    4.3.1 中频频率的测量  72-73
    4.3.2 时延测量的分析  73-75
第五章 终端功能验证及测试结果  75-80
  5.1 系统联试及功能验证  75-76
  5.2 测试结果  76-80
    5.2.1 测试框图  76
    5.2.2 中频数字接收板主要指标  76-77
    5.2.4 测试项目和方法  77-78
    5.2.5 某套测试数据  78-80
第六章 总结与展望  80-82
致谢  82-83
参考文献  83-85
攻读硕士学位取得的成果  85-86

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 卫星大地测量与空间大地测量 > 全球定位系统（GPS）
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