导航卫星双模信号处理规范化设计

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随着我国北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)于2012年底开始向亚太地区提供定位服务,BDS和GPS融合定位技术成为导航应用领域的研究热点。  本文对BDS B1/GPS L1双模信号处理方法进行了关键技术研究,从通用性、可靠性和规范性等方面对信号处理单元关键模块进行了HDL代码的规范化设计,具体包括:(1)在信号处理架构上,设计了双系统通用的信号捕获与跟踪方案,实现了捕获模块与跟踪模块的通用化设计,保证了电路结构的合理化和规范化;(2)针对本文采用的信号捕获与跟踪方案,分析了特定应用环境下方案参数的具体选择策略;(3)提出了一种适于硬件实现的环路滤波器改进结构,方便了滤波器级数的扩展和环路参数的配置;(4)设计了一套完整的通道状态检测策略,确保了状态反馈的及时性和准确性,提高了输出信息的可靠性;(5)针对ASIC设计中诸多专用单元成本高的问题,进行了若干专用数学运算模块的自主设计,如乘法器模块、向量取模模块、正余弦生成模块等;(6)针对数字电路的时序问题,从静态时序分析和动态时序仿真方面对信号处理电路进行了反复优化,最终使所有路径满足了时序要求。  本文最后给出了双模信号处理单元在接收实际卫星信号和GNSS模拟器信号时信号的捕获、跟踪和伪距测量实际结果,并通过对接收机位置和速度的解算进一步验证了双模信号处理单元的性能,测试结果表明本文设计的双模信号处理单元功能正确,性能满足设计指标要求。
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