本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的微弱GPS信號(hào)捕獲跟蹤模塊設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著GPS導(dǎo)航應(yīng)用的不斷普及,GPS導(dǎo)航接收技術(shù)也在不斷發(fā)展進(jìn)步。傳統(tǒng)的GPS導(dǎo)航接收機(jī)在信號(hào)受遮擋的地區(qū),如室內(nèi),深山密林中或是隧道內(nèi)往往會(huì)因信號(hào)衰減大功率弱而無(wú)法正常完成導(dǎo)航定位工作。研制在微弱GPS信號(hào)條件下也能正常導(dǎo)航定位的接收機(jī)勢(shì)在必行。而捕獲和跟蹤模塊是導(dǎo)航接收機(jī)的關(guān)鍵模塊之一,其性能決定了接收機(jī)對(duì)信號(hào)接收定位的能力。研制弱信號(hào)導(dǎo)航接收機(jī)的關(guān)鍵便是研究微弱GPS信號(hào)捕獲跟蹤模塊。本文以Altera Cyclone4 FPGA作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),研究了GPS弱信號(hào)捕獲跟蹤的算法,并使用數(shù)字邏輯電路將算法予以實(shí)現(xiàn)。最后下載到FPGA上運(yùn)行并在線驗(yàn)證。文中主要做了以下三個(gè)方面的工作：(1)首先對(duì)國(guó)內(nèi)外GPS弱信號(hào)捕獲跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析�；仡櫫瞬东@跟蹤技術(shù)的發(fā)展歷程,比較了幾種經(jīng)典捕獲跟蹤算法的性能優(yōu)劣。并對(duì)軟件接收機(jī)及硬件接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)優(yōu)劣進(jìn)行了分析。(2) 接著本文運(yùn)用信號(hào)處理理論對(duì)GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及微弱GPS信號(hào)進(jìn)行了分析建模。在此基礎(chǔ)上分析了GPS導(dǎo)航接收機(jī)的結(jié)構(gòu),針對(duì)弱信號(hào)接收需要克服的技術(shù)問(wèn)題。并進(jìn)一步研究了相應(yīng)的弱信號(hào)捕獲跟蹤算法。本文采用了改進(jìn)的PMF-FFT捕獲算法,并利用Matlab對(duì)算法性能進(jìn)行了驗(yàn)證。同時(shí)跟蹤模塊采用了卡爾曼濾波算法,并同樣在Matlab上進(jìn)行了算法性能驗(yàn)證。(3) 最后本文使用Verilog HDL在EDA工具上設(shè)計(jì)了捕獲跟蹤硬件模塊。并對(duì)其中的一些關(guān)鍵電路設(shè)計(jì),如載波NCO,碼NCO,相關(guān)器,FFT單元,跟蹤環(huán)鑒相器,環(huán)路濾波器等進(jìn)行了詳細(xì)闡述。使用仿真工具對(duì)電路系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的模塊能夠正常工作。
【關(guān)鍵詞】：FPGA 弱信號(hào) GPS 捕獲跟蹤
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN791;P228.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• CONTENTS9-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析13-15
• 1.2.1 弱信號(hào)捕獲算法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 弱信號(hào)跟蹤算法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要工作及結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 GPS信號(hào)特性與接收機(jī)結(jié)構(gòu)17-24
• 2.1 GPS信號(hào)分析17-21
• 2.1.1 L1信號(hào)結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.2 c/a碼特性18-20
• 2.1.3 信道分析20-21
• 2.2 微弱GPS信號(hào)分析21
• 2.3 GPS導(dǎo)航接收機(jī)結(jié)構(gòu)21-24
• 第三章 微弱GPS信號(hào)捕獲算法研究24-36
• 3.1 傳統(tǒng)捕獲算法原理24-27
• 3.1.1 串行搜索捕獲24-25
• 3.1.2 并行頻率搜索捕獲25-26
• 3.1.3 并行碼相位搜索捕獲26-27
• 3.2 弱信號(hào)捕獲算法研究27-30
• 3.2.1 相干積分28-29
• 3.2.2 非相干積分29
• 3.2.3 差分相干29-30
• 3.3 基于PMF-FFT的弱信號(hào)捕獲算法30-36
• 3.3.1匹配濾波器原理30-32
• 3.3.2 PMF-FFT 算法32-36
• 第四章 微弱GPS信號(hào)捕獲的FPGA設(shè)計(jì)36-47
• 4.1 軟硬件平臺(tái)36-38
• 4.1.1 FPGA簡(jiǎn)介36-37
• 4.1.2 開(kāi)發(fā)軟件簡(jiǎn)介37-38
• 4.2 捕獲模塊電路設(shè)計(jì)38-47
• 4.2.1 乘法器設(shè)計(jì)39-40
• 4.2.2 加窗電路設(shè)計(jì)40
• 4.2.3 部分匹配濾波器設(shè)計(jì)40-41
• 4.2.4 FFT設(shè)計(jì)41-44
• 4.2.5 載波NCO及碼NCO設(shè)計(jì)44-47
• 第五章 微弱GPS信號(hào)跟蹤算法研究與FPGA實(shí)現(xiàn)47-56
• 5.1 GPS信號(hào)跟蹤原理47
• 5.2 傳統(tǒng)GPS信號(hào)跟蹤算法47-51
• 5.2.1 載波跟蹤環(huán)47-49
• 5.2.2 碼跟蹤環(huán)49-51
• 5.3 基于卡爾曼濾波器的弱信號(hào)跟蹤算法51-53
• 5.4 跟蹤算法的FPGA實(shí)現(xiàn)53-56
• 5.4.1 鑒相器模塊53-54
• 5.4.2 環(huán)路濾波器模塊54-55
• 5.4.3 載波環(huán)路55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文60-62
• 致謝6

【相似文獻(xiàn)】

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1 李衍達(dá);為發(fā)展信號(hào)處理理論與應(yīng)用而努力[J];中國(guó)科學(xué)院院刊;1994年01期

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1 張業(yè)強(qiáng);基于FPGA的微弱GPS信號(hào)捕獲跟蹤模塊設(shè)計(jì)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的微弱GPS信號(hào)捕獲跟蹤模塊設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：468034