【摘要】：隨著科技發(fā)展,當(dāng)今社會(huì)對全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的定位通信需求越來越高。GNSS接收機(jī)正在從傳統(tǒng)的單通道單模向多通道多模兼容、聯(lián)合定位發(fā)展。然而較高的運(yùn)算復(fù)雜度對硬件的實(shí)現(xiàn)提出了挑戰(zhàn)。研究多通道GNSS接收信號處理平臺對多通道多模衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的研發(fā)有著重要的意義。本文采用高速ADC+FPGA+DSP的系統(tǒng)架構(gòu),設(shè)計(jì)10通道GNSS接收信號處理平臺,能夠兼容低中頻、零中頻、超外差的射頻前端輸出信號,實(shí)時(shí)對GNSS信號進(jìn)行捕獲、跟蹤、定位解算,以及支撐復(fù)雜算法的研發(fā)與測試。本文研究工作主要為:1、設(shè)計(jì)平臺的功能架構(gòu),將其劃分為信號采集、信號解調(diào)與基帶處理、信號解算與控制三大功能模塊,分析各模塊的性能與功能需求,采用ADC+FPGA+DSP的架構(gòu),對主芯片進(jìn)行選型;2、結(jié)合GNSS信號處理的需求,根據(jù)各芯片內(nèi)部和輸入輸出接口的電氣特性和規(guī)格要求,完成平臺的電路設(shè)計(jì),并且探索部分電路的改進(jìn)方法,例如改進(jìn)的菊花鏈?zhǔn)秸{(diào)試電路、單端/差分兼容輸入接口等;3、將信號完整性、電源完整性、電磁兼容的相關(guān)理論應(yīng)用到平臺的12層高速PCB設(shè)計(jì)上,結(jié)合實(shí)際環(huán)境進(jìn)行布線前仿真,遍歷各個(gè)布線場景的反射、串?dāng)_、EMI情況,得到最佳布線場景和約束要求,并在布線后仿真驗(yàn)證,完成平臺的物理設(shè)計(jì);4、細(xì)心研究DSP、FPGA的底層運(yùn)作,梳理各個(gè)模塊的配置流程,并根據(jù)高速走線的時(shí)序約束和平臺需求來計(jì)算各個(gè)配置寄存器的參數(shù),完成平臺上DSP、FPGA的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì),包括高速總線接口驅(qū)動(dòng)、USB傳輸接口驅(qū)動(dòng)等;5、對平臺進(jìn)行軟硬件測試,包括測試電源、時(shí)鐘、ADC采集、FPGA與DSP之間通訊,平臺和上位機(jī)之間通訊等功能模塊,在平臺運(yùn)行北斗二代、GPS定位程序,驗(yàn)證平臺的有效性。
[Abstract]:With the development of science and technology, the global navigation satellite system (GNSS) is becoming more and more important in positioning and communication. The GNSS receiver is developing from single-channel, single-mode to multi-channel multi-mode compatibility and joint positioning. However, the high computational complexity challenges the implementation of hardware. The research on multi-channel GNSS receiving signal processing platform is of great significance to the research and development of multi-channel multi-mode satellite navigation technology. In this paper, the system architecture of high-speed ADC FPGA DSP is used to design a 10-channel GNSS receiving signal processing platform, which can be compatible with low intermediate frequency, zero middle frequency, super heterodyne RF front-end output signal, real-time acquisition, tracking and positioning of GNSS signal. And support the development and testing of complex algorithms. The main research work of this paper is as follows: 1. The functional architecture of the platform is designed, which is divided into three functional modules: signal acquisition, signal demodulation and baseband processing, signal calculation and control, and the performance and functional requirements of each module are analyzed. The main chip is selected according to the structure of ADC FPGA DSP. 2.According to the requirement of GNSS signal processing, according to the electrical characteristics and specifications of each chip and the input / output interface, the circuit design of the platform is completed, and the improvement methods of some circuits, such as the improved chrysanthemum chain debugging circuit, are explored. Single / differential compatible input interface, etc.; 3, the relevant theories of signal integrity, power integrity and electromagnetic compatibility are applied to the design of 12-layer high-speed PCB of the platform. The simulation before cabling is carried out with the actual environment, and the reflection, crosstalk and EMI of each cabling scene are traversed. The optimal routing scenario and constraint requirements are obtained, and the physical design of the platform is completed by simulation verification after routing. 4, carefully study the bottom operation of DSP,FPGA, comb the configuration flow of each module, calculate the parameters of each configuration register according to the time sequence constraints of high-speed wiring and platform requirements, and complete the driver design of DSP,FPGA on the platform. Including high-speed bus interface driver, USB transmission interface driver and so on; 5. Test the software and hardware of the platform, including power supply, clock, ADC acquisition, communication between FPGA and DSP, communication between platform and upper computer, and run Beidou second generation, GPS positioning program on the platform to verify the validity of the platform.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN967.1

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本文編號：2448121