北斗导航接收机B1​​信号跟踪环路的设计和FPGA验证

摘要:

随着卫星导航系统的飞速发展和对实时高精度的不断追求，尤其是近年来北斗接收机跟踪原理，中国大力自主开发了“北斗II”卫星导航系统，使基带信号的跟踪部分成为可能. 处理在接收机系统中起着越来越重要的作用. 本文分析并设计了“北斗II” B1频率信号D2导航消息的载波跟踪环路和代码跟踪环路. 本文首先介绍了直接扩频通信系统，分析了北斗B1信号的结构和特点，并进一步分析了北斗导航接收机各模块的工作原理. 在设计载波跟踪环路时，研究了锁相环路的每个特性，以及锁频环路和锁频环路的结合，以获得完整的载波跟踪环路. 根据北斗B1信号的特点，采用二阶锁相环辅助三阶锁相环向纯锁相环的形式，锁频环采用互积频率鉴相方法，锁相环采用Q信号鉴相算法乘以I通道信号符号. 为了设计代码跟踪环路北斗接收机跟踪原理，分析了确定伪距的伪代码相位的原理，并研究了延迟锁定环路的结构和特性. 在代码跟踪循环中，使用了两通道非相干无铅降幅相位检测算法. 载波循环用于协助代码循环消除代码循环的动态压力. 最后，将代码跟踪环和载波跟踪环组合在一起，以获得完整的卫星接收机跟踪环，并通过Matlab对跟踪环进行仿真和分析. 基于模块化的思想，本文设计的跟踪环路是在FPGA中实现的. 评估了实现跟踪算法所需的逻辑资源，并选择了合适的芯片. 循环的每个模块都是使用Verilog HDL设计的. 在验证了每个模块功能的正确性之后，对整个跟踪循环进行了仿真，并在FPGA开发板上进行了开发. 测试完成. 测试结果表明，跟踪环路可以成功锁定信号，证明了设计的正确性和可行性.

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