第一篇：本科答辯ppt講稿改北斗衛(wèi)星信號快速捕獲

尊敬的評委老師：下午好！

我是測控技術(shù)與儀器10-1班的，我的畢業(yè)論文題目是《北斗衛(wèi)星信號快速捕獲方法研究》。本論文是在李燈熬老師的悉心指點下完成的。在此，我十分感謝他長期以來對我的大力幫助，同時感謝百忙之中抽出寶貴的時間參與對我這篇論文審閱的老師們。

下面我將用ppt對我的學位論文的基本內(nèi)容做一個簡要的陳述：

我想從以下五個方面對這篇論文的內(nèi)容進行介紹：首先是選題背景及意義，其次介紹衛(wèi)星信號編碼模型，再次介紹傳統(tǒng)捕獲算法研究，然后介紹改進的捕獲算法，最后講本文的結(jié)論。

首先，先介紹下選題的背景和意義。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國正在實施的自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)?？梢越o中國及周邊地區(qū)的用戶提供三維導(dǎo)航與定位能力的服務(wù)，促進衛(wèi)星導(dǎo)航與定位服務(wù)功能的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，滿足用戶信息交換的需要。隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，對接收性能的要求也越來越高，尤其在一些環(huán)境惡劣的條件下，采用基于FFT的捕獲算法,可以更好的捕獲信號。衛(wèi)星信號捕獲與跟蹤是北斗全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)的重要組成部分，而快速捕獲性能是影響衛(wèi)星導(dǎo)航定位速度的重要因素。在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，如何快速捕獲衛(wèi)星信號，跟蹤衛(wèi)星信號是一件非常有難度的事情。尤其是隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）的應(yīng)用越來越廣泛，對接收性能的要求也越來越高，比如在一些環(huán)境比較惡劣的條件下，如何提高衛(wèi)星信號的捕獲能力而不增加捕獲的負擔，是有待解決的問題。本課題研究與實現(xiàn)的內(nèi)容是衛(wèi)星導(dǎo)航定位中最重要的技術(shù)之一：微弱衛(wèi)星信號快速捕獲技術(shù)。

接下來是論文的主要內(nèi)容，先介紹了信號編碼模型的相關(guān)知識，包括衛(wèi)星信號的結(jié)構(gòu)，衛(wèi)星信號的組成和產(chǎn)生，信號的相關(guān)特性及調(diào)制解調(diào)等。

北斗和GPS衛(wèi)星信號是通過直接序列擴頻 DSSS 調(diào)制生成的,系統(tǒng)采用碼分多址 CDMA 技術(shù)區(qū)分各顆衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星目前在三個頻率上傳輸衛(wèi)星數(shù)據(jù):L1(1575.42 MHz),L2(1227.60MHz)和 L5(1176.45MHz)。L1、L2 和 L5 載頻是由基頻分別擴大 154、120 和115倍產(chǎn)生的。衛(wèi)星信號上調(diào)制有載波,偽碼和數(shù)據(jù)碼。其中偽碼包括民用的 C/A 碼和軍用的 P 碼。L5 頻段是GPS現(xiàn)代化的一部分,屬于民用信號,本文主要側(cè)重于對 L1 頻段上的民用信號進行研究。圖為 GPS 衛(wèi)星信號生成框圖,包括了 L1 和 L2 兩個頻段的信號。北斗信號模型與之類似只不過發(fā)射頻率有所不同。

C/A碼序列長度為1023位(基碼),碼片(chip)速率為 1.O23MHz,碼周期為1ms。C/A的產(chǎn)生是通過兩個10位的移位寄存器G1和G2, 由 G1的直接輸出和G2的延遲輸出結(jié)果異或得到的。其產(chǎn)生器如圖所示。

C/A碼具有特殊的自相關(guān)和互相關(guān)性質(zhì),這些性質(zhì)及其重要,也是GPS信號解擴的關(guān)鍵。C/A碼自相關(guān)函數(shù)為（公式）。圖為一周期CA碼波形與CA碼自相關(guān)波形。

然后是對現(xiàn)有的傳統(tǒng)捕獲算法的研究。本文對基本的捕獲算法進行了簡單的介紹，包括串行捕獲算法，并行捕獲算法，F(xiàn)FT捕獲算法，碼并行FFT快速捕獲算法。其中，對比較常用的滑動相關(guān)捕獲方法和基于FFT的并行捕獲算法進行了原理分析和算法分析，通過深入的分析，介紹了兩種算法的優(yōu)缺點，對兩種算法的性能和復(fù)雜性進行了比較。

時域滑動相關(guān)捕獲方法是最常容易，最常見的一種捕獲方法，大部分北斗接收機都采用這種方法實現(xiàn)C/A碼的捕獲。方法實現(xiàn)框圖如下。時域滑動相關(guān)捕獲方法是在時間域內(nèi)通過C/A碼的滑動進行的信號的捕獲過程?；瑒酉嚓P(guān)器對兩個C/A碼序列的相關(guān)操作是順序進行的。相關(guān)的結(jié)果可以表示如下（公式）。這種算法雖然比較容易實現(xiàn)，但是所需要的計算量較大，運行時間會比較長。

FFT的并行捕獲算法是為了提供更快更有效的計算方法。它是利用時域求相關(guān)值，快速傅里葉變換檢測多普勒頻率。這就很方便快捷的得到了輸入信號與本地C/A碼包含所有碼相位的相關(guān)函數(shù)。圖為基于FFT的并行捕獲原理框圖。對于一般強度的信號，采用上述的常規(guī)算法在一個 C/A碼的周期里進行運算就可以實現(xiàn)信號的捕獲。但在微弱的信號環(huán)境下很難捕獲到信號，這就需要采用針對微弱信號的捕獲算法。圖為并行捕獲峰值三維視圖。

接著，本文基于對FFT并行捕獲算法的研究，提出了改進的基于FFT的并行捕獲算法。原理圖為（圖）。本算法在傳統(tǒng)算法基礎(chǔ)上充分利用FFT變換的時頻特性，簡化運算過程，提高效率。本文提出了一種結(jié)構(gòu)簡單便于實現(xiàn)的衛(wèi)星信號的快速捕獲方法，相對于常規(guī)的基于FFT的并行捕獲算法，耗費時間減少為一半。傳統(tǒng)算法有如下公式（公式）。利用此公式用一次FFT和一次IFFT即可完成某一頻點碼相位的并行搜索。而改進后的算法只需要一次FFT就可以同時完成頻率和碼相位的并行搜索，捕獲算法運算量將大大減少。改進算法公式如下（公式）。

本文最后給出了算法仿真結(jié)果，改進算法捕獲結(jié)果如圖（圖），改進算法碼相位捕獲結(jié)果（圖），改進算法頻率捕獲結(jié)果（圖），改進的算法與常規(guī)方式相比，差別主要在計算量上。捕獲算法的主要運算量消耗在FFT和IFFT運算，只簡要分析兩者的FFT和IFFT運算次數(shù)即運算量的差別。當搜索步進為500Hz時，兩者所需次數(shù)如表所示（表）。從表可以看出改進后的算法在計算量上大約減少一半。文章提出一種新的基于FFT的并行捕獲算法，僅用一次FFT和多次IFFT即可完成捕獲過程。相對于傳統(tǒng)算法，運算量減少一半。

最后，我想談?wù)勥@篇文章存在的不足。

經(jīng)過本次論文寫作，本人學到了許多有用的東西，也積累了不少經(jīng)驗，但由于自己學識淺薄，認識能力不足，加之時間和精力有限，在許多內(nèi)容表述、論證上存在著不當之處，在理解上有諸多偏頗和淺薄的地方；也由于理論功底的薄弱，存有不少邏輯不暢和辭不達意的問題；加之時間緊迫和自己的粗心，與老師的期望相差甚遠，許多問題還有待于進一步思考和探索，借此答辯機會，萬分懇切的希望各位老師能夠提出寶貴的意見，多指出這篇論文的錯誤和不足之處，我將虛心接受，從而進一步深入學習研究，使該論文得到完善和提高。

以上是我對自己的論文簡單介紹，敬請各位評委老師提出寶貴的意見，謝謝。