随着北斗导航系统的不断完善,北斗导航服务已经覆盖亚洲大部分地区,北斗终端用户不断增加,使用环境越来越复杂,用户对接收机的性能要求不断提高。因此,提高接收机弱信号接收能力,直接关系到导航系统的连续性、精确性、可用性和完好性。对于GPS接收机以及北斗二代民用型接收机,国内的众多研制单位在弱信号接收技术方面已经积累了大量经验并取得了重大突破,但和国际水平相比仍存在很大差距。因此,北斗二代接收机应将弱信号接收能力作为导航系统的一个重要考核指标,而灵敏度性能作为体现接收机对弱信号接收能力好坏的重要指标,应该受到高度重视。捕获过程是基带信号处理的第一步,捕获算法的性能直接关系到接收机的灵敏度,因此不断提高捕获算法的性能是永恒追求的目标。在对捕获算法研究之前,需要有中频信号来验证捕获算法的性能,因此,本文先分析了北斗卫星的B1I信号结构,进而分析了北斗卫星B1I信号的中频信号模型,然后介绍了产生中频信号的方法和过程。最后通过仿真比较了不同信噪比下产生信号的结果。导航接收机对信号的处理流程分为射频部分和基带部分,基带部分中信号捕获是首先要进行的环节。本文在捕获研究之前介绍了信号捕获的原理,基于捕获原理分析了串行捕获算法和并行码相位捕获算法,对两者的性能进行了比较分析,结果表明两种捕获算法的性能相同,但是并行码相位捕获算法在捕获时间上优于串行捕获算法。之后分析了弱信号情况下的高灵敏度捕获算法,提高捕获灵敏度的方法为:相干积分、非相干积分和差分相干积分。但是由于D1数据经过了二次NH编码,相干积分和差分相干积分无法直接使用,只有非相干积分可以使用。因此本文提出一种改进型全比特算法,通过仿真将改进型的全比特捕获算法和非相干积分捕获算法进行了比较,结果表明改进型的全比特算法使用较少的信号数据就可以获得和非相干积分捕获算法相同的性能,但是全比特算法较为耗时,需要进一步优化。针对北斗授时服务在民用中并不普及的问题,本文设计了一款基于北斗导航的授时系统,利用北斗授时服务对局域网终端进行精确授时。授时系统使用FPGA+MCU+导航模块+Wi-Fi模块的架构,FPGA并行处理数据能力强,可以实时接收导航模块的时间信息,通过控制LED点阵显示屏实时显示时间信息。在网络授时方面使用了NTP协议,通过MCU与Wi-Fi模块实现该协议。然后具体介绍了各个部分的原理和实现方法,介绍了硬件开发的详细过程。最后,对系统的运行效果进行了展示。
