本科答辩ppt讲稿改北斗卫星信号快速捕获

第一篇：本科答辩ppt讲稿改北斗卫星信号快速捕获

尊敬的评委老师：下午好！

我是测控技术与仪器10-1班的，我的毕业论文题目是《北斗卫星信号快速捕获方法研究》。本论文是在李灯熬老师的悉心指点下完成的。在此，我十分感谢他长期以来对我的大力帮助，同时感谢百忙之中抽出宝贵的时间参与对我这篇论文审阅的老师们。

下面我将用ppt对我的学位论文的基本内容做一个简要的陈述：

我想从以下五个方面对这篇论文的内容进行介绍：首先是选题背景及意义，其次介绍卫星信号编码模型，再次介绍传统捕获算法研究，然后介绍改进的捕获算法，最后讲本文的结论。

首先，先介绍下选题的背景和意义。

北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。可以给中国及周边地区的用户提供三维导航与定位能力的服务，促进卫星导航与定位服务功能的产业化应用，满足用户信息交换的需要。随着全球卫星导航系统的发展，对接收性能的要求也越来越高，尤其在一些环境恶劣的条件下，采用基于FFT的捕获算法,可以更好的捕获信号。卫星信号捕获与跟踪是北斗全球导航卫星定位系统的重要组成部分，而快速捕获性能是影响卫星导航定位速度的重要因素。在北斗卫星导航定位系统中，如何快速捕获卫星信号，跟踪卫星信号是一件非常有难度的事情。尤其是随着全球卫星导航系统（GNSS）的应用越来越广泛，对接收性能的要求也越来越高，比如在一些环境比较恶劣的条件下，如何提高卫星信号的捕获能力而不增加捕获的负担，是有待解决的问题。本课题研究与实现的内容是卫星导航定位中最重要的技术之一：微弱卫星信号快速捕获技术。

接下来是论文的主要内容，先介绍了信号编码模型的相关知识，包括卫星信号的结构，卫星信号的组成和产生，信号的相关特性及调制解调等。

北斗和GPS卫星信号是通过直接序列扩频 DSSS 调制生成的,系统采用码分多址 CDMA 技术区分各颗卫星。GPS卫星目前在三个频率上传输卫星数据:L1(1575.42 MHz),L2(1227.60MHz)和 L5(1176.45MHz)。L1、L2 和 L5 载频是由基频分别扩大 154、120 和115倍产生的。卫星信号上调制有载波,伪码和数据码。其中伪码包括民用的 C/A 码和军用的 P 码。L5 频段是GPS现代化的一部分,属于民用信号,本文主要侧重于对 L1 频段上的民用信号进行研究。图为 GPS 卫星信号生成框图,包括了 L1 和 L2 两个频段的信号。北斗信号模型与之类似只不过发射频率有所不同。

C/A码序列长度为1023位(基码),码片(chip)速率为 1.O23MHz,码周期为1ms。C/A的产生是通过两个10位的移位寄存器G1和G2, 由 G1的直接输出和G2的延迟输出结果异或得到的。其产生器如图所示。

C/A码具有特殊的自相关和互相关性质,这些性质及其重要,也是GPS信号解扩的关键。C/A码自相关函数为（公式）。图为一周期CA码波形与CA码自相关波形。

然后是对现有的传统捕获算法的研究。本文对基本的捕获算法进行了简单的介绍，包括串行捕获算法，并行捕获算法，FFT捕获算法，码并行FFT快速捕获算法。其中，对比较常用的滑动相关捕获方法和基于FFT的并行捕获算法进行了原理分析和算法分析，通过深入的分析，介绍了两种算法的优缺点，对两种算法的性能和复杂性进行了比较。

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C/A码的捕获。方法实现框图如下。时域滑动相关捕获方法是在时间域内通过C/A码的滑动进行的信号的捕获过程。滑动相关器对两个C/A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（公式）。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。

FFT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多普勒频率。这就很方便快捷的得到了输入信号与本地C/A码包含所有码相位的相关函数。图为基于FFT的并行捕获原理框图。对于一般强度的信号，采用上述的常规算法在一个 C/A码的周期里进行运算就可以实现信号的捕获。但在微弱的信号环境下很难捕获到信号，这就需要采用针对微弱信号的捕获算法。图为并行捕获峰值三维视图。

接着，本文基于对FFT并行捕获算法的研究，提出了改进的基于FFT的并行捕获算法。原理图为（图）。本算法在传统算法基础上充分利用FFT变换的时频特性，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快速捕获方法，相对于常规的基于FFT的并行捕获算法，耗费时间减少为一半。传统算法有如下公式（公式）。利用此公式用一次FFT和一次IFFT即可完成某一频点码相位的并行搜索。而改进后的算法只需要一次FFT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。改进算法公式如下（公式）。

本文最后给出了算法仿真结果，改进算法捕获结果如图（图），改进算法码相位捕获结果（图），改进算法频率捕获结果（图），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FFT和IFFT运算，只简要分析两者的FFT和IFFT运算次数即运算量的差别。当搜索步进为500Hz时，两者所需次数如表所示（表）。从表可以看出改进后的算法在计算量上大约减少一半。文章提出一种新的基于FFT的并行捕获算法，仅用一次FFT和多次IFFT即可完成捕获过程。相对于传统算法，运算量减少一半。

最后，我想谈谈这篇文章存在的不足。

经过本次论文写作，本人学到了许多有用的东西，也积累了不少经验，但由于自己学识浅薄，认识能力不足，加之时间和精力有限，在许多内容表述、论证上存在着不当之处，在理解上有诸多偏颇和浅薄的地方；也由于理论功底的薄弱，存有不少逻辑不畅和辞不达意的问题；加之时间紧迫和自己的粗心，与老师的期望相差甚远，许多问题还有待于进一步思考和探索，借此答辩机会，万分恳切的希望各位老师能够提出宝贵的意见，多指出这篇论文的错误和不足之处，我将虚心接受，从而进一步深入学习研究，使该论文得到完善和提高。

以上是我对自己的论文简单介绍，敬请各位评委老师提出宝贵的意见，谢谢。