【卫星信号】对B1I信号的基带处理 附matlab代码

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🔥 内容介绍

一个北斗 B1I 信号的生成、基带处理、捕获、跟踪和导航解算的完整仿真流程。它先合成一个带有噪声和多普勒频偏的 B1I 信号，然后用标准的 GNSS 信号处理流程对其进行处理，最终输出导航解。

下面我将从核心功能、存在的问题、优化方案三个方面为你详细解析这份代码。

---

一、代码核心功能

这份代码可以分为两大块：信号生成和信号处理。

1. 信号生成 (beidou_B1I_generator.m)

这部分负责生成一个符合北斗 B1I 规范的基带信号。

• 信号成分

  :

  • 载波

    : 中心频率为中频 f_if，并加入了多普勒频偏 f_d。

  • 扩频码 (PRN)

    : 通过 generateB1Icode(prn_num) 函数生成指定卫星（prn_num）的 C/A 码。

  • 导航数据 (DATA)

    : 生成了一个随机的二进制序列作为导航电文的替代。

  • Neumann-Hoffman (NH) 码

    : 一种二次编码，用于将 50Hz 的导航数据调制到 1kHz 的副载波上。

• 调制过程

  :信号的生成遵循 s(t) = DATA(t) * NH(t) * PRN(t) * cos(2πf_if t + φ) 的模型。

• 模拟失真

  :

  • 加入了高斯白噪声 (awgn)。

  • 模拟了码延迟 (code_delay)。

  • 模拟了载波多普勒频偏 (f_d)。

• 输出

  :生成的复数基带信号被写入到二进制文件 test_beidou_sim_100ms.dat 中。

2. 信号处理 (基带处理主流程)

这部分是代码的核心，实现了标准的 GNSS 基带信号处理链。

• 文件读取

  : 从生成的二进制文件中读取信号数据。

• 信号捕获 (Acquisition)

  :

  • 目的

    : 快速搜索并粗估计信号的码相位和载波多普勒频偏。

  • 实现

    : acquisition() 函数通常采用并行码相位搜索（PSS）或循环相关的方法。它会遍历可能的多普勒频偏和码相位范围，找到相关峰最大的位置，即为捕获结果。

• 跟踪 (Tracking)

  :

  • 目的

    : 在捕获的基础上，对码相位和载波频率进行精确且连续的跟踪。

  • 实现

    : tracking() 函数为每个捕获到的卫星通道维护一个延迟锁定环 (DLL) 来跟踪码相位，以及一个锁相环 (PLL) 或锁频环 (FLL) 来跟踪载波相位和频率。

• 导航解算 (Navigation Solution)

  :

  • 目的

    : 利用跟踪得到的伪距、载波相位等观测量，结合从导航电文中解调出的星历数据，计算出接收机的位置、速度和时间（PVT）。

  • 实现

    : postNavigation() 函数会进行伪距单点定位解算。

• 结果可视化

  :

  • plotAcquisition()

    , plotTracking(), plotNavigation() 等函数用于绘制捕获谱图、跟踪误差曲线、导航轨迹等，方便直观地分析处理结果。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

%This program is distributed in the hope that it will be useful,

%but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of

%MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

%See the GNU General Public License for more details.

%

%You should have received a copy of the GNU General Public License along with this program;

% if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,

% 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301,USA.

%--------------------------------------------------------------------------

%CVS record: acquisition.m,v 1.1.2.12 2006/08/14 12:08:03 dpl Exp $

%% Plot all results =======================================================

figure(101);

hAxes = newplot();

bar(hAxes, acqResults.peakMetric);

title (hAxes, 'acquisition results');

xlabel(hAxes, 'PRN number (no bar - SV is not in the acquisition list)');

ylabel(hAxes, 'acquisition metric');

oldAxis = axis(hAxes);axis(hAxes, [0, 38, 0, oldAxis(4)]);

set(hAxes, 'XMinorTick', 'on');

set(hAxes, 'YGrid', 'on');

%% Mark acquired signals ==================================================

acquiredSignals = acqResults.peakMetric .* (acqResults.carrFreq > 0);

hold(hAxes, 'on');

bar(hAxes, acquiredSignals, 'FaceColor', [0 0.8 0]);

hold(hAxes, 'off');

legend(hAxes, 'not acquired signals', 'acquired signals');

🔗 参考文献

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