本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的Locata系統(tǒng)定位接收機(jī)設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著人們對(duì)定位需求的不斷增多,各種各樣的定位系統(tǒng)層出不窮。以GPS為代表的衛(wèi)星定位系統(tǒng),擁有覆蓋廣、定位精確等特點(diǎn),是目前應(yīng)用最為廣泛的定位系統(tǒng)。然而在室內(nèi)環(huán)境下,衛(wèi)星信號(hào)衰減過大,不利于接收機(jī)定位。偽衛(wèi)星可在衛(wèi)星信號(hào)不能覆蓋的地方承擔(dān)起發(fā)射機(jī)的角色,使室內(nèi)也可以接收到測距信號(hào)。傳統(tǒng)偽衛(wèi)星在部署成網(wǎng)絡(luò)后容易受到“遠(yuǎn)近效應(yīng)”的影響,對(duì)協(xié)同定位尤其不利。而在提供室內(nèi)定位服務(wù)時(shí),多徑衰落造成的影響較大。對(duì)這些問題的克服,以及加快定位技術(shù)的發(fā)展及工程應(yīng)用,具有較大的理論和實(shí)際意義。Locata定位系統(tǒng)較好的解決了上述難題,可以提供全環(huán)境下的定位服務(wù),成為目前偽衛(wèi)星定位系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)之一。本文主要以Locata定位接收機(jī)為基礎(chǔ),對(duì)其原理進(jìn)行分析,并重點(diǎn)研究了相關(guān)算法在解決“遠(yuǎn)近效應(yīng)”、室內(nèi)多徑衰落以及高精度測距方面的性能及實(shí)現(xiàn)方法。首先,在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)偽衛(wèi)星技術(shù)及Locata定位系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析,歸納總結(jié)了兩代Locata系統(tǒng)的不同。其次,對(duì)Locata定位系統(tǒng)的原理與功能劃分進(jìn)行了詳述,尤其是Locata定位系統(tǒng)面臨的三個(gè)關(guān)鍵問題,在此基礎(chǔ)上詳細(xì)分析了Locata定位系統(tǒng)對(duì)上述問題的解決方案以及關(guān)鍵算法。通過分析算法的仿真結(jié)果來驗(yàn)證解決方案的有效性。再次, 在仿真的基礎(chǔ)上結(jié)合目前GPS軟硬件接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)了一種基于FPGA+MicroBlaze架構(gòu)的Locata定位接收機(jī)。硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容包括射頻前端的參數(shù)設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)、中頻處理的VerilogIP設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換、捕獲、跟蹤的功能,并通過仿真工具來驗(yàn)證設(shè)計(jì)。然后,在MicorBlaze中基于C語言對(duì)總控制器進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)信號(hào)解調(diào)及輸出觀測量的功能,并通過matlab對(duì)關(guān)鍵算法進(jìn)行仿真,根據(jù)仿真結(jié)果驗(yàn)證了總控制器設(shè)計(jì)的正確性。最后,對(duì)本文開展的研究工作進(jìn)行了總結(jié),并給出了進(jìn)一步研究的內(nèi)容和建議。
【關(guān)鍵詞】：Locata FPGA MicroBlaze 捕獲 跟蹤
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P228.4;TN791
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-16
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文主要工作及內(nèi)容安排14-16
• 1.3.1 論文主要研究內(nèi)容14
• 1.3.2 論文組織結(jié)構(gòu)14-16
• 第2章 LOCATA定位系統(tǒng)概述16-22
• 2.1 LOCATA定位系統(tǒng)組成16-17
• 2.1.1 Locata收發(fā)機(jī)16
• 2.1.2 Locata定位接收機(jī)16-17
• 2.2 LOCATA定位接收機(jī)結(jié)構(gòu)與功能17-20
• 2.2.1 射頻前端模塊17-18
• 2.2.2 中頻數(shù)字信號(hào)處理模塊18-19
• 2.2.3 定位解算模塊19
• 2.2.4 主控制器19-20
• 2.3 LOCATA系統(tǒng)定位原理20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 LOCATA定位接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)22-37
• 3.1 定位接收機(jī)需解決的關(guān)鍵問題22
• 3.2 載波相位測量技術(shù)22-25
• 3.3 “遠(yuǎn)近效應(yīng)”的克服25-30
• 3.3.1 基于分段FFT的脈沖信號(hào)捕獲算法分析27-28
• 3.3.2 基于FFT的DPMF捕獲算法分析28-29
• 3.3.3 Locata跳時(shí)信號(hào)的跳時(shí)起始位置搜索算法分析29-30
• 3.4 定位接收機(jī)抗多徑衰落30-31
• 3.5 跳時(shí)信號(hào)捕獲算法仿真及比較31-35
• 3.6 分集技術(shù)算法仿真及比較35
• 3.7 本章小結(jié)35-37
• 第4章 LOCATA定位接收機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)37-74
• 4.1 硬件設(shè)備及開發(fā)工具簡介37-40
• 4.1.1 Max276937-38
• 4.1.2 XC5VLX110T38-39
• 4.1.3 MicroBlaze39
• 4.1.4 開發(fā)工具簡介39-40
• 4.2 傳統(tǒng)的GPS接收機(jī)架構(gòu)40-42
• 4.3 基于FPGA+MICROBLAZE的LOCATA定位接收機(jī)架構(gòu)42-43
• 4.4 MAX2769驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)43-45
• 4.5 基于FPGA的中頻數(shù)字信號(hào)處理模塊的設(shè)計(jì)45-62
• 4.5.1 捕獲模塊的設(shè)計(jì)45-51
• 4.5.2 跟蹤引導(dǎo)模塊設(shè)計(jì)51-52
• 4.5.3 跟蹤模塊設(shè)計(jì)52-58
• 4.5.4 接口模塊設(shè)計(jì)58-59
• 4.5.5 中頻處理模塊協(xié)議設(shè)計(jì)59-61
• 4.5.6 FPGA硬件資源消耗情況61-62
• 4.6 基于MICROBLAZE的主控制器設(shè)計(jì)62-70
• 4.6.1 捕獲控制流程設(shè)計(jì)64-65
• 4.6.2 跟蹤算法流程設(shè)計(jì)65-70
• 4.6.3 載波相位觀測量的獲取70
• 4.7 測試結(jié)果70-73
• 4.8 本章小結(jié)73-74
• 總結(jié)與展望74-76
• 本文工作總結(jié)74-75
• 未來工作展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間完成與發(fā)表的論文、著作及科研成果81

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