● 摘要
本论文研究了北斗/GPS双系统一体化SoC导航芯片中数字基带部分跟踪单元的设计与实现。北斗/GPS双系统一体化SoC导航芯片作为卫星导航用户段核心元件，其研制可为我国建立先进、完整的卫星导航系统奠定基础，能够促进我国卫星应用产业的全面发展。跟踪单元设计是本芯片设计中的关键环节，其性能对SoC芯片的定位精度和动态适应性等主要参数具有重要影响，因此，优化跟踪单元设计具有重要意义。本论文研究了SoC导航芯片基带部分跟踪算法理论，针对项目中对动态性能的要求，分析了高动态信号的特点，重点研究了高动态条件下跟踪算法理论，提出了一种高动态跟踪单元结构，提出了一种载波跟踪的自适应优化方法，完成了项目要求的接收机高动态性能测试。本文主要研究内容分为三部分。一、高动态条件和导航基带信号处理算法研究，对应第二章。对载体的高动态条件进行了分析和定义，通过理论推导分析了高动态条件下导航信号的特性，结合SoC芯片的设计需求，确定在高动态条件下载波跟踪单元设计采用锁频环辅助锁相环的结构。二、高动态跟踪单元设计与优化，对应第三章。分析锁频环和锁相环的误差，完成了载波跟踪环路和码跟踪环路的结构设计和鉴别器选取。采用自适应锁频锁相权重调整的方式优化了载波跟踪环路锁定速度，以动态监测算法估计当前载体动态为基础完成了锁相环带宽的优化。三、跟踪单元仿真和接收机性能测试实验，对应第四章和第五章。第四章通过仿真，对跟踪单元设计进行优化调整，所设计跟踪单元对25g动态信号能够实现跟踪。第五章实现FPGA+DSP验证平台，设计高动态性能测试方案，实验结果表明，在三种动态条件下（1、载体速度3000m/s；2、载体速度2000m/s和加速度80g；3、高度方向上，载体速度2000m/s和加速度50g）接收机定位精度达到10m，测速精度2m/s。本论文研究结果表明，采用的优化算法跟踪单元能够在项目课题背景中高动态指标要求下正常工作，满足精度要求。