题目：GNSS软件接收机设计及信号捕获技术研究

卫星导航定位系统是直接关系到国家安全和经济发展的关键性技术支撑系统。用户端设备作为导航系统的重要组成部分，其关键技术研究必将为建设我国自己的新一代区域乃至全球卫星导航定位系统提供参考价值和技术储备。 基于软件无线电设计思想的GNSS软件接收机，突破了以往接收机功能单一、可扩展性差和以硬件为核心的设计局限，使其具有硬件的可重用性、软件的可升级性和功能的可配置性，成为卫星导航接收机的发展方向。作为接收机中频信号处理的重要组成部分，卫星信号捕获是进行导航解算的前提和基础，其捕获算法将直接影响接收机的硬件规模和整体性能。因此，非常有必要对软件接收机体系结构和快捕技术进行系统研究。 本文充分整合已有的研究成果，将理论研究、计算机仿真以及系统软硬件实现三者相结合，对GNSS软件接收机设计的关键技术和卫星信号快捕技术进行了深入研究，所做的创造性工作和取得的主要成果如下： 1．从总体上讨论了GNSS软件接收机的基本结构和若干关键技术，给出了各模块的设计思路和具体方案；并按照实时GPS软件接收机的设计要求，具体讨论基于固件相关器的实时软件接收机的设计实现，其中重点对数字下变频器、固件相关器和PCI数据接口等关键技术的设计实现进行了详细论述，并给出相应的实验结果。 2．在论述GPS信号捕获原理的基础上，完整分析了码时延、载波多普勒频移和码速率多普勒效应对信号相关输出的联合影响，为制定码相位、多普勒频移二维搜索策略和相应步进单元数值的选取提供了重要依据。 3．在分析常用捕获算法特点的基础上，综合时域滑动相关法、差分匹配滤波器算法和基于块处理的频域捕获算法等三种方法的优点，提出了一种新的基于差分C/A码和块处理方法的GPS信号时域捕获算法，在不损失处理增益的前提下既加快了捕获速度，又降低了资源消耗，实现了捕获时间和资源占用二者的优化结合。 4．为分析FFT捕获算法有限字长效应并对FPGA设计提供参考依据，本文提出了一种基于理论模型的分析方法，完整给出了GPS信号FFT捕获算法有限字长效应的计算公式，并得出了在各种应用要求下的字长选择方案。 5．深入研究了平均分组捕获算法的结构优化措施以及多普勒频率精细估计方法，并在原有平均分组数据预处理方法基础上，提出了一种改进方案，可以提高信号检测能力并加快捕获速度。