本科论文答辩ppt北斗卫星信号快速捕获算法.ppt

1、北斗卫星信号快速捕获方法研究北斗卫星信号快速捕获方法研究答答 辩辩 人：人：指导老师：指导老师：专业班级：测控专业班级：测控10-1学学 号：号：Taiyuan University of Technology 2024/8/2921 选题背景及意义选题背景及意义2 信号编码模型信号编码模型目录目录目录目录3 传统捕获算法研究传统捕获算法研究4 改进的捕获算法改进的捕获算法5 仿真仿真及结论及结论Taiyuan University of Technology 2024/8/293 北斗卫星导航系统是中北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统

2、。立运行的全球卫星导航系统。随着全球卫星导航系统的发随着全球卫星导航系统的发展，对接收性能的要求也越展，对接收性能的要求也越来越高，在一些环境恶劣的来越高，在一些环境恶劣的条件下，采用基于条件下，采用基于FFTFFT的捕获的捕获算法算法,可以更好的捕获信号。可以更好的捕获信号。1 1 1 1 选题意义及背景选题意义及背景选题意义及背景选题意义及背景Taiyuan University of Technology 2024/8/2942 2 2 2 信号编码模型信号编码模型信号编码模型信号编码模型 卫星信号结构图卫星信号结构图Taiyuan University of Technology 20

3、24/8/2952 2 2 2 信号编码模型信号编码模型信号编码模型信号编码模型 C/A C/A码产生器原理框图码产生器原理框图Taiyuan University of Technology 2024/8/2962 2 2 2 信号编码模型信号编码模型信号编码模型信号编码模型 C/A C/A码具有特殊的自相关和互相关性质码具有特殊的自相关和互相关性质,这些性质这些性质及其重要及其重要,也是也是GPSGPS信号解扩的关键。信号解扩的关键。C/AC/A码的自相关函码的自相关函数为：数为：自相关仿真结果：自相关仿真结果：一周期一周期CA码波形码波形CA码自相关波形码自相关波形Taiyuan Uni

4、versity of Technology 2024/8/2973 3 3 3 传统捕获算法研究传统捕获算法研究传统捕获算法研究传统捕获算法研究 时域滑动相关捕获方法是最常容易，最常见的一时域滑动相关捕获方法是最常容易，最常见的一种捕获方法，大部分北斗接收机都采用这种方法实现种捕获方法，大部分北斗接收机都采用这种方法实现C/AC/A码的捕获。方法实现框图如下：码的捕获。方法实现框图如下：Taiyuan University of Technology 2024/8/2983 3 3 3 传统捕获算法研究传统捕获算法研究传统捕获算法研究传统捕获算法研究 时域滑动相关捕获方法是在时间域内通过时域滑

5、动相关捕获方法是在时间域内通过C/AC/A码码的滑动进行的信号的捕获过程。滑动相关器对两个的滑动进行的信号的捕获过程。滑动相关器对两个C/AC/A码序列的相关操作是顺序进行的。相关的结果可码序列的相关操作是顺序进行的。相关的结果可以表示如下：以表示如下：这种算法虽然比较容易实现，但是所需要的计算这种算法虽然比较容易实现，但是所需要的计算量较大，运行时间会比较长。量较大，运行时间会比较长。Taiyuan University of Technology 2024/8/2993 3 3 3 传统捕获算法研究传统捕获算法研究传统捕获算法研究传统捕获算法研究 FFT FFT的并行捕获算法是为了提供更快

6、更有效的计算的并行捕获算法是为了提供更快更有效的计算方法。它是利用时域求相关值，快速傅里叶变换检测方法。它是利用时域求相关值，快速傅里叶变换检测多普勒频率。这就很方便快捷的得到了输入信号与本多普勒频率。这就很方便快捷的得到了输入信号与本地地C/AC/A码包含所有码相位的相关函数。码包含所有码相位的相关函数。Taiyuan University of Technology 2024/8/2910基于基于FFTFFT的并行捕获原理框图：的并行捕获原理框图：3 3 3 3 传统捕获算法研究传统捕获算法研究传统捕获算法研究传统捕获算法研究 Taiyuan University of Technolog

7、y 2024/8/2911基于基于FFTFFT并行捕获算法优缺点：并行捕获算法优缺点：3 3 3 3 传统捕获算法研究传统捕获算法研究传统捕获算法研究传统捕获算法研究 对于一般强度的信对于一般强度的信号，采用上述的常规算号，采用上述的常规算法在一个法在一个 C/AC/A码的周期码的周期里进行运算就可以实现里进行运算就可以实现信号的捕获。信号的捕获。但在微弱的信号环但在微弱的信号环境下很难捕获到信号，境下很难捕获到信号，这就需要采用针对微弱这就需要采用针对微弱信号的捕获算法。信号的捕获算法。并行捕获峰值三维视图并行捕获峰值三维视图Taiyuan University of Technology

8、2024/8/29124 4 4 4 改进的捕获算法改进的捕获算法改进的捕获算法改进的捕获算法基于基于FFTFFT的全并行捕获算法改进的原理图：的全并行捕获算法改进的原理图：Taiyuan University of Technology 2024/8/29134 4 4 4 改进的捕获算法改进的捕获算法改进的捕获算法改进的捕获算法 本算法在传统算法基础上充分利用本算法在传统算法基础上充分利用FFTFFT变换的时变换的时频特性，简化运算过程，提高效率。频特性，简化运算过程，提高效率。本文提出了一种结构简单便于实现的卫星信号的本文提出了一种结构简单便于实现的卫星信号的快速捕获方法，相对于常规的基

9、于快速捕获方法，相对于常规的基于FFTFFT的并行捕获算的并行捕获算法，耗费时间减少为一半。法，耗费时间减少为一半。传统算法有如下公式：传统算法有如下公式：Taiyuan University of Technology 2024/8/29144 4 4 4 改进的捕获算法改进的捕获算法改进的捕获算法改进的捕获算法 利用此公式用一次利用此公式用一次FFTFFT和一次和一次IFFTIFFT即可完成某一频即可完成某一频点码相位的并行搜索。点码相位的并行搜索。而改进后的算法只需要一次而改进后的算法只需要一次FFTFFT就可以同时完成频就可以同时完成频率和码相位的并行搜索，捕获算法运算量将大大减少。率

10、和码相位的并行搜索，捕获算法运算量将大大减少。改进算法公式如下：改进算法公式如下：Taiyuan University of Technology 2024/8/29155 5 5 5 仿真及结论仿真及结论仿真及结论仿真及结论改进算法捕获结果：改进算法捕获结果：Taiyuan University of Technology 2024/8/29165 5 5 5 仿真及结论仿真及结论仿真及结论仿真及结论改进算法码相位捕获结果：改进算法码相位捕获结果：Taiyuan University of Technology 2024/8/29175 5 5 5 仿真及结论仿真及结论仿真及结论仿真及结论改

11、进算法频率捕获结果：改进算法频率捕获结果：Taiyuan University of Technology 2024/8/29185 5 5 5 仿真及结论仿真及结论仿真及结论仿真及结论 改进的算法与常规方式相比，差别主要在计改进的算法与常规方式相比，差别主要在计算量上。捕获算法的主要运算量消耗在算量上。捕获算法的主要运算量消耗在FFTFFT和和IFFTIFFT运算，只简要分析两者的运算，只简要分析两者的FFTFFT和和IFFTIFFT运算次数即运运算次数即运算量的差别。当搜索步进为算量的差别。当搜索步进为500H500H时，两者所需次时，两者所需次数如表所示：数如表所示：从表可以看出改进后的

12、算法在计算量上大约从表可以看出改进后的算法在计算量上大约减少一半。减少一半。Taiyuan University of Technology 2024/8/29195 5 5 5 仿真及结论仿真及结论仿真及结论仿真及结论 文章提出一种新的基于文章提出一种新的基于FFTFFT的并行捕获算法，仅用的并行捕获算法，仅用一次一次FFTFFT和多次和多次IFFTIFFT即可完成捕获过程。相对于传统算即可完成捕获过程。相对于传统算法，运算量减少一半。法，运算量减少一半。但本文对于北斗接收机的其他一些也很重要的部但本文对于北斗接收机的其他一些也很重要的部分没有进行深入的研究。这也是以后要努力地方向。分没有进行深入的研究。这也是以后要努力地方向。Taiyuan University of Technology 2024/8/2920汇报完毕，谢谢聆听！汇报完毕，谢谢聆听！