扩频导航接收机伪距提取算法研究

摘   要
区域无线电导航系统属于“十五”科研项目，满足未来GPS、GLONASS接收机不可用条件下的导航定位要求。本课题主要研究无线电导航接收机伪距提取算法。
论文首先从扩频通信的原理出发，提出区域无线电导航系统采用圆圆定位体制，采用DS-BPSK的工作方式，提出对扩频信号的捕获跟踪采用数字化的处理方法，采用串行滑动相关的全数字超前－滞后锁相环DDLL来实现伪码序列的捕获，采用全数字超前－滞后环路DDLL来实现伪码相位的跟踪，采用全数字科斯塔斯环（Costas）DPLL实现载波的跟踪，在精确跟踪的基础上实现伪距提取，并从理论和数学推导上给予阐述。最后将信号同步及伪距提取的算法用DSP软件实现。

关键词：扩频通信；捕获跟踪；伪距提取；DSP
Abstract
The radio navigation and position system belongs to “15” planning projects of marine force navigation equipment, which meets the needs of navigation and position when GPS and GLONASS will not be useful in the future. The paper focuses on the arithmetic of fake distance distilling of a radio navigation receiver.

Based on the theory of spread spectrum communication system, the Circular position principle and the working of DS-BPSK are put forward. The structure diagrams of terrestrial navigation station and the radio navigation receiver are presented, and the design of digital signal processing platform is based on DSP&FPGA. The acquisition and tracking of spread spectrum signal is realized by means of digital circuit. The all-digital early-late noncoherent loop (DDLL) is used to realize acquisition and tracking of PN sequence, and the all-digital Costas loop (DPLL) is used to track the carrier phase of the received spread spectrum signal. The fake distance distilling is realized on the base of  accurate track.And at the same time, the theory and mathematics formula are expatiated.At last,the arithmetic of signal synchronization and fake distance distilling are realized by DSP software.

Key words： Spread Spectrum Communication; Acquisition and Tracking;Fake Distance distilling; DSP

目　　录
第1章　绪论……………………………………………………………… 1
1.1　课题的来源、背景及意义……………………………………… 1
1.2　无线电导航国内外研究动态………………………………………2
　　1.2.1  陆基无线电导航系统…………………………………… 2
　　1.2.2　卫星导航系统……………………………………………… 3
1.3  扩频通信基本理论…………………………………………………3
1.4   测距定位原理…………………………………………………… 9
1.5   研究论文内容…………………………………………………… 11
第 2章  信号同步的理论分析…………………………………………12
2.1  伪码序列的捕获……………………………………………………12
2.1.1  串行捕获………………………………………………… 13
2.1.2  并行捕获…………………………………………………… 17
2.1.3  串并结合的捕获法………………………………………… 18
2.2  伪码相位跟踪……………………………………………………… 19
        2.2.1  鉴相器的数学模型………………………………………… 20
2.2.2  码DCO………………………………………………………  22
2.2.3  环路滤波器的设计………………………………………… 25
2.3  载波相位跟踪……………………………………………………… 28
2.4  本章小结…………………………………………………………… 31
第 3 章　载波测距原理………………………………………………… 32
3.1  定位信息模糊度…………………………………………………… 32
3.2  周跳的探测与修正………………………………………………… 37
3.3  本章小结…………………………………………………………… 38
第 4 章  DSP技术概述………………………………………………… 40

4.1  DSP芯片概述…………………………………………………… 40
4.1.1  DSP芯片的发展过程………………………………………40
4.1.2  DSP芯片的分类……………………………………………42
4.1.3  DSP芯片的应用……………………………………………43
4.1.4  DSP芯片的选择……………………………………………44
4.2　TMS320VC5416 DSP芯片介绍…………………………………… 45
4.3  本章小结……………………………………………………………49
第 5章  信号同步及伪距提取的DSP软件实现………………… 50
5.1  信号同步的工作过程………………………………………………50
5.2  伪距提取的DSP编程实现…………………………………………51
    5.2.1  程序开发平台CCS………………………………………… 51
    5.2.2  程序流程图…………………………………………………52
5.3  本章小结……………………………………………………………55
结论……………………………………………………………………………56
参考文献…………………………………………………………………… 57
致谢……………………………………………………………………………58
附录……………………………………………………………………………59

第1章　绪  论
1.1 课题的来源、背景及意义
本课题来源于海军导航装备“十五”科研建设计划。主要目的是作为复合导航定位系统的补充，满足工作区域内的各种设备对导航定位的需求。
研制无线电导航系统有迫切的必要性：首先现代海战是一种敌我双方“不见面”的作战样式，海军大中型水面舰船、潜艇等兵力的活动范围必须做到连续可*定位。其次作战舰艇有很强的机动灵活性，要根据作战任务和海区情况不断制订和修改航线。在经过狭窄航道、浅滩暗礁、水下障碍物等复杂海域时，导航定位必须十分精确。尤其是在敌我态势瞬息万变的作战过程中，舰艇机动性要更强，对导航定位的准确性、可*性要求更高。再次在水雷战中，无论是攻势雷阵、基本雷阵，还是防御雷阵，布雷和扫雷都需要高精度的定位手段。
然而，目前为我国

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