IMPA及其在扩频导航系统中的应用研究

论文摘要

近年来,扩频通信技术以其抗干扰能力强,抗多径衰落等诸多优点被广泛应用于通信、导航定位、测距等领域。然而,获得扩频技术优越性的前提条件是精确的伪码同步,尤其是长伪码序列的快速同步问题。针对这个问题,本课题研究了一种新的捕获方法——基于图模型的迭代信息传递算法(IMPA),并将该方法应用到了扩频导航系统中。论文从基础理论知识入手,详细介绍了基于图模型的迭代信息传递算法,并在此基础上对基于该算法的直扩信号捕获模型进行了设计,提出了IMPA捕获算法应用于扩频导航系统中的系统解决方案,即单路直扩信号捕获、多路直扩信号捕获和天波捕获三种情况,对三种情况下算法的流程、系统实现模型及实现方法进行了设计,同时对三种情况下的IMPA捕获算法的捕获性能进行了分析。最终,通过C语言和Matlab语言对上述三种情况进行了仿真实现。最后,结合基于图模型的迭代信息传递算法的基础理论和基于IMPA捕获算法的直扩信号捕获方案,给出了基于IMPA的直扩信号捕获的硬件设计方案,并对方案中的各个模块进行了SOPC实现,得到了各个逻辑模块的时序逻辑仿真图,系统联调结果有力证明了该方法的可行性、快速性和低复杂度等特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源、背景及意义
• 1.2 国内外研究的最新动态
• 1.2.1 传统捕获算法
• 1.2.2 基于图模型的迭代消息传递算法
• 1.3 论文主要研究的内容
• 第2章 基于图模型的迭代消息传递算法
• 2.1 关于软判决译码和消息传递的几个例子
• 2.1.1 硬币的概率问题
• 2.1.2 士兵报数问题
• 2.2 因子图
• 2.2.1 因子图的概念
• 2.2.2 因子图中的消息传递策略
• 2.3 和积算法
• 2.3.1 计算一个边缘函数
• 2.3.2 计算多个边缘函数
• 2.3.3 和积算法的工作原理
• 3.3.4 最小和算法
• 2.4 基于图模型的消息传递
• 2.4.1 单节点情形
• 2.4.2 双节点情形
• 2.4.3 消息传递算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于IMPA技术的直扩信号捕获
• 3.1 m序列的图模型结构
• 3.1.1 m序列
• 3.1.2 m序列的因子图表示
• 3.2 直扩信号IMPA捕获算法设计
• 3.2.1 高斯白噪声信道模型
• 3.2.2 IMPA捕获算法流程设计
• 3.2.3 自适应门限设计
• 3.2.4 捕获判定策略
• 3.3 IMPA捕获算法性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 IMPA捕获算法在扩频导航系统中的应用
• 4.1 单路直扩信号IMPA捕获方案
• 4.1.1 单路直扩信号IMPA捕获模型
• 4.1.2 单路直扩信号IMPA捕获的仿真及结果分析
• 4.2 多路直扩信号并行IMPA捕获方案
• 4.2.1 多路直扩信号并行IMPA捕获模型
• 4.2.2 三路直扩信号并行IMPA捕获的仿真及结果分析
• 4.3 基于IMPA捕获算法的天波捕获方案
• 4.3.1 扩频导航系统的天地波传输特点
• 4.3.2 基于IMPA捕获算法的天波捕获模型
• 4.3.3 天波捕获方案的仿真及结果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 IMPA捕获算法的SOPC实现
• 5.1 SOPC技术
• 5.1.1 SOPC技术简介
• 5.1.2 NiosII处理器系统及组成
• 5.1.3 NiosII软核SOPC系统开发环境
• 5.2 总体设计方案
• 5.3 信号处理及中断控制
• 5.3.1 分频模块
• 5.3.2 混频模块
• 5.3.3 载波DCO
• 5.3.4 中断响应控制模块
• 5.3.5 相位控制模块
• 5.3.6 码片级累加器模块
• 5.4 NiosII软内核处理器模块
• 5.4.1 NiosII软核处理器的设计
• 5.4.2 NiosII软核程序设计
• 5.4 系统联调
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢