本文關(guān)鍵詞：GPS多通道中頻信號源研制

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【摘要】：目前,國際上已形成以美國的GPS、歐洲的Galileo、俄羅斯的GLONASS和中國的北斗四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共存的格局。與此同時(shí),衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展,在移動終端,基于位置的服務(wù)(Location Based Service,LBS)也已經(jīng)深入到我們?nèi)粘Ｉ畹拿總�角落。應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展使得衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的工作環(huán)境越來越復(fù)雜,對接收機(jī)的性能和定位精度的要求不斷提高,這也給用于接收機(jī)性能測試的衛(wèi)星導(dǎo)航信號源提出了更為廣泛的需求和更高的要求�；诖�,本文進(jìn)行了GPS信號仿真的相關(guān)理論和硬件實(shí)現(xiàn)的研究工作,并研制了基于DSP+FPGA的GPS多通道中頻信號源。本文的主要工作如下:GPS中頻信號數(shù)學(xué)模型研究和GPS多通道中頻信號源總體設(shè)計(jì)。根據(jù)GPS信號結(jié)構(gòu),并分析空間傳播對GPS信號的影響,進(jìn)而得出GPS中頻信號的數(shù)學(xué)模型。以信號模型為基礎(chǔ),并結(jié)合信號源的應(yīng)用需求,對信號源架構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì),確定了采用DSP+FPGA的硬件總體方案。DSP子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。對組成信號源的兩大子系統(tǒng)之一的DSP子系統(tǒng)進(jìn)行功能規(guī)劃,并根據(jù)信號模型和功能實(shí)現(xiàn)需要設(shè)計(jì)DSP的運(yùn)算流程。根據(jù)確定的DSP運(yùn)算流程,依次實(shí)現(xiàn)可見衛(wèi)星計(jì)算、信號傳播延遲時(shí)間計(jì)算、信號多普勒頻移計(jì)算及導(dǎo)航電文生成模型。仿真結(jié)果表明,實(shí)現(xiàn)的模型能夠正確完成相關(guān)信號參數(shù)的計(jì)算。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了DSP與FPGA的接口和數(shù)據(jù)交互邏輯,同時(shí)研究了將計(jì)算得到的信號傳播延遲參數(shù)和多普勒頻移參數(shù)轉(zhuǎn)換為FPGA通道控制字的方法。測試結(jié)果表明,DSP能夠?qū)⒖刂谱终_地發(fā)送至FPGA。FPGA子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。對組成信號源的另一子系統(tǒng)——FPGA子系統(tǒng)進(jìn)行功能規(guī)劃,并設(shè)計(jì)FPGA內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)研究FPGA內(nèi)部的五大關(guān)鍵模塊——總線接口模塊、載波NCO模塊、碼模塊、導(dǎo)航電文緩沖模塊和歷元計(jì)數(shù)模塊的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求和功能實(shí)現(xiàn)需要,給出了各模塊關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置依據(jù)。使用Verilog HDL在Quartus II下對上述模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn),并使用ModelSim-Altera分別對各模塊進(jìn)行仿真測試。結(jié)果表明,各模塊工作情況與預(yù)期一致,正確實(shí)現(xiàn)了所需的邏輯功能。系統(tǒng)驗(yàn)證與測試。為充分驗(yàn)證整個系統(tǒng)的工作情況,本文從兩個角度——信號源輸出信號的波形及頻譜、軟件GPS接收機(jī)的捕獲及跟蹤——對所實(shí)現(xiàn)的GPS中頻信號源進(jìn)行測試。實(shí)測結(jié)果表明,信號源輸出的中頻信號波形、頻譜符合GPS信號體制規(guī)范,且能夠被軟件接收機(jī)正確捕獲、跟蹤。該信號源具有良好的實(shí)時(shí)性和可擴(kuò)展性,成本可控,可有效應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下接收機(jī)的性能測試。
【關(guān)鍵詞】：GPS信號源 多通道 DSP FPGA
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排12-13
• 第二章 GPS中頻信號源設(shè)計(jì)原理及總體結(jié)構(gòu)13-22
• 2.1 GPS信號結(jié)構(gòu)13-16
• 2.1.1 載波13
• 2.1.2 偽隨機(jī)碼13-15
• 2.1.3 導(dǎo)航電文15-16
• 2.1.4 GPS信號調(diào)制16
• 2.2 空間傳播對GPS信號的影響16-19
• 2.2.1 大氣層折射延遲17-18
• 2.2.2 多普勒效應(yīng)18-19
• 2.3 GPS中頻信號數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.4 GPS中頻信號源總體結(jié)構(gòu)20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第三章 DSP子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)22-41
• 3.1 DSP子系統(tǒng)功能規(guī)劃22-23
• 3.2 信號參數(shù)計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)23-36
• 3.2.1 可見衛(wèi)星計(jì)算及仿真23-28
• 3.2.2 信號傳播延遲時(shí)間計(jì)算及仿真28-33
• 3.2.3 多普勒頻移計(jì)算及仿真33-34
• 3.2.4 導(dǎo)航電文生成34-36
• 3.3 DSP與FPGA接口及數(shù)據(jù)交互邏輯設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)36-40
• 3.3.1 DSP與FPGA接口設(shè)計(jì)36
• 3.3.2 通道控制字實(shí)時(shí)計(jì)算實(shí)現(xiàn)36-37
• 3.3.3 通道控制字發(fā)送邏輯實(shí)現(xiàn)37-39
• 3.3.4 通道控制字發(fā)送測試39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 FPGA子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)41-54
• 4.1 FPGA子系統(tǒng)功能規(guī)劃41
• 4.2 總線接口模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)41-42
• 4.3 載波NCO模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)42-46
• 4.3.1 DDS原理43
• 4.3.2 載波NCO模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)43-46
• 4.4 碼模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)46-48
• 4.4.1 碼NCO模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)46
• 4.4.2 碼產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)46-48
• 4.5 導(dǎo)航電文緩沖模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)48-51
• 4.6 歷元計(jì)數(shù)模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)51-53
• 4.7 本章小結(jié)53-54
• 第五章 系統(tǒng)驗(yàn)證與測試54-60
• 5.1 GPS中頻信號源波形及頻譜測試54-57
• 5.2 接收機(jī)捕獲及跟蹤測試57-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 第六章 工作總結(jié)及展望60-62
• 6.1 工作總結(jié)60
• 6.2 未來展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-64
• 個人簡歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文64-65
• 致謝65

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本文編號：851533