本文關鍵詞：寬帶實時導航軟件接收機關鍵技術研究

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【摘要】：全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS,Global Navigation Satellite System)迅猛發(fā)展,高精度、抗多徑和干擾的導航算法成為新的研究熱點�，F(xiàn)有的實時軟件接收機大部分針對于普通民用需求設計,射頻前端帶寬窄,上位機基帶處理速度低,無法滿足高精度、多徑抑制和抗干擾等接收機算法的需要。為了對干擾、多徑等復雜信號的進行高精度實時分析,支撐導航典型信號場景研究,本文對寬帶實時軟件接收機的一些關鍵技術進行了研究。本文對射頻前端進行了數(shù)學建模,分析了前端濾波、采樣、自動增益和量化等環(huán)節(jié)對信號功率的影響,設計了降低射頻前端失真度的方法。仿真結果表明,寬帶、高采樣率、高量化位數(shù)的射頻前端和窄帶射頻前端相比可以提高1~2dB的信噪比。除此之外,本文基于PCI Express高速接口,提高了射頻前端和上位機的數(shù)據(jù)傳輸速度,實現(xiàn)了該寬帶射頻前端設計。本文從經典的并行碼相位搜索的捕獲方法出發(fā),探討了圖形處理單元(GPU,Graphic Processing Unit)參與接收機基帶處理的可行性,改造原有串行算法,將FFT、向量運算、查找相關峰最大值等操作并行化,并與GPU軟件模型適配,實現(xiàn)了導航信號的快速捕獲。結果表明,并行捕獲架構滿足了快速捕獲的設計需求,其運算效率提升至原有CPU捕獲架構的22倍。
【關鍵詞】：軟件接收機 射頻前端 捕獲 圖形處理單元
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN965.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 課題的研究背景和目的11-12
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的主要內容與章節(jié)安排13-15
• 第二章 GNSS接收機原理和實現(xiàn)架構15-26
• 2.1 GNSS衛(wèi)星信號15-20
• 2.1.1 載波16-17
• 2.1.2 擴頻碼17-20
• 2.2 GNSS接收機設計原理20-24
• 2.2.1 天線和射頻前端模塊20
• 2.2.2 基帶處理模塊20-21
• 2.2.3 定位解算模塊21
• 2.2.4 硬件平臺21-22
• 2.2.5 軟件接收機22-24
• 2.3 寬帶實時軟件接收機設計架構及特點24-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第三章 射頻前端及低失真寬帶信號采樣方法26-49
• 3.1 射頻前端的理論分析26-33
• 3.1.1 射頻前端的數(shù)學建模26-28
• 3.1.2 模型假設與簡化28-29
• 3.1.3 前端濾波的影響29-30
• 3.1.4 采樣速率的影響30-31
• 3.1.5 自動增益控制和量化的影響31-33
• 3.2 低失真采樣的硬件設計33-48
• 3.2.1 參數(shù)設計33
• 3.2.2 電路設計33-37
• 3.2.3 基于FPGA的PCIe接口設計37-41
• 3.2.4 硬件驅動開發(fā)41-43
• 3.2.5 設計結果和驗證43-48
• 3.3 本章小結48-49
• 第四章 GPU加速的寬帶信號實時處理技術49-68
• 4.1 捕獲模塊經典設計49-54
• 4.1.1 捕獲原理49-52
• 4.1.2 線性搜索52
• 4.1.3 并行碼相位搜索52-54
• 4.2 GPU編程模型54-55
• 4.3 并行捕獲模塊設計和分析55-63
• 4.3.1 算法設計56-59
• 4.3.2 程序性能分析59-61
• 4.3.3 程序優(yōu)化分析61-63
• 4.4 驗證測試63-66
• 4.4.1 程序運行環(huán)境63-64
• 4.4.2 捕獲結果驗證64
• 4.4.3 計算性能測試64-66
• 4.4.4 測試結論66
• 4.5 本章小結66-68
• 第五章 總結和展望68-70
• 5.1 主要工作與創(chuàng)新點68
• 5.2 后續(xù)研究工作68-70
• 參考文獻70-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文74-76

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本文編號：627263