本文關(guān)鍵詞：寬帶實時導(dǎo)航軟件接收機關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 軟件接收機 射頻前端 捕獲 圖形處理單元

【摘要】：全球衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航算法成為新的研究熱點。現(xiàn)有的實時軟件接收機大部分針對于普通民用需求設(shè)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(fù)雜信號的進行高精度實時分析,支撐導(dǎo)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(guān)鍵技術(shù)進行了研究。本文對射頻前端進行了數(shù)學(xué)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(shè)計了降低射頻前端失真度的方法。仿真結(jié)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(shè)計。本文從經(jīng)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(guān)峰最大值等操作并行化,并與GPU軟件模型適配,實現(xiàn)了導(dǎo)航信號的快速捕獲。結(jié)果表明,并行捕獲架構(gòu)滿足了快速捕獲的設(shè)計需求,其運算效率提升至原有CPU捕獲架構(gòu)的22倍。
【關(guān)鍵詞】：軟件接收機 射頻前端 捕獲 圖形處理單元
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)容與章節(jié)安排13-15
• 第二章 GNSS接收機原理和實現(xiàn)架構(gòu)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(shè)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(shè)計架構(gòu)及特點24-25
• 2.4 本章小結(jié)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(xué)建模26-28
• 3.1.2 模型假設(shè)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(shè)計33-48
• 3.2.1 參數(shù)設(shè)計33
• 3.2.2 電路設(shè)計33-37
• 3.2.3 基于FPGA的PCIe接口設(shè)計37-41
• 3.2.4 硬件驅(qū)動開發(fā)41-43
• 3.2.5 設(shè)計結(jié)果和驗證43-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 第四章 GPU加速的寬帶信號實時處理技術(shù)49-68
• 4.1 捕獲模塊經(jīng)典設(shè)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(shè)計和分析55-63
• 4.3.1 算法設(shè)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(jié)果驗證64
• 4.4.3 計算性能測試64-66
• 4.4.4 測試結(jié)論66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 第五章 總結(jié)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(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文74-76

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李興國;仇躍華;;高動態(tài)軟件接收機自適應(yīng)門限快速捕獲算法[J];電子設(shè)計工程;2010年09期

2 葛愛學(xué);羅大成;廖守億;劉志國;;基于VC++的GPS軟件接收機設(shè)計[J];電訊技術(shù);2010年01期

3 劉長松;茍鵬飛;來逢昌;喻明艷;;GPS頻域相關(guān)捕獲算法的Matlab/C實現(xiàn)[J];微電子學(xué)與計算機;2009年04期

4 曾慶喜;王慶;朱國良;潘樹國;;一種基于FFT的GPS信號快速捕獲算法[J];艦船電子工程;2008年03期

5 王冰;;GPS信號捕獲算法的研究[J];電子科技;2014年08期

6 張瑜;秦紅磊;;基于軟件GPS接收機的最小二乘定向技術(shù)研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2010年01期

7 吳瓊;寇艷紅;鄭興平;;高動態(tài)GPS接收機環(huán)路跟蹤技術(shù)研究[J];無線電工程;2008年12期

8 劉志儉;劉毅;王躍科;;基于頻域的軟件接收機多普勒補償算法[J];航天控制;2007年02期

9 鄭凱;郭斐;;BDS/GPS單頻軟件接收機算法研究與實現(xiàn)[J];測繪地理信息;2014年04期

10 左啟耀;袁洪;林寶軍;牛國朋;;一種單頻GPS軟件接收機的設(shè)計實現(xiàn)[J];計算機仿真;2008年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 劉基余;;GPS現(xiàn)代化的作用與影響[A];中國測繪學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

2 劉基余;;略論GPS現(xiàn)代化的效益[A];湖北省測繪學(xué)會2006年度科學(xué)技術(shù)交流會論文集[C];2006年

3 劉基余;;GPS現(xiàn)代化的作用與影響[A];提高全民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)創(chuàng)新型國家——2006中國科協(xié)年會論文集（下冊）[C];2006年

4 謝勇;皮亦鳴;;GPS軟件接收機設(shè)計和實現(xiàn)[A];第二屆全國信息與電子工程學(xué)術(shù)交流會暨第十三屆四川省電子學(xué)會曙光分會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

5 謝非;李榮冰;劉建業(yè);文立;;基于本地表的GPS軟件接收機快速跟蹤方法研究[A];第二屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會電子文集[C];2011年

6 黃雋yN;李榮冰;劉建業(yè);謝非;;高動態(tài)軟件接收機環(huán)路自調(diào)節(jié)跟蹤技術(shù)研究[A];第三屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會電子文集——S07北斗/GNSS用戶終端技術(shù)[C];2012年

7 高鵬;閆立偉;富立;王玲玲;郭志英;;一種微慣性/軟件接收機超緊組合方案研究[A];第一屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會論文集（上）[C];2010年

8 張娣;章紅平;徐良春;郭文飛;;GPS軟件接收機中FFT捕獲關(guān)鍵技術(shù)研究[A];第四屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會論文集-S7 北斗/GNSS用戶終端技術(shù)[C];2013年

9 王先毅;孫越強;劉正廷;杜起飛;白偉華;;用matlab實現(xiàn)GPS軟件接收機信號處理[A];中國空間科學(xué)學(xué)會空間探測專業(yè)委員會第十九次學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 謝非;北斗軟件接收機及慣性/衛(wèi)星超緊組合導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

2 祖秉法;“北斗二號”民用軟件接收機關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

3 王育紅;軟件接收機若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);1998年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊志鵬;GPS/BDS雙模軟件接收機基帶信號研究與處理[D];長安大學(xué);2015年

2 陸嬋;GPS軟件仿真系統(tǒng)的研究[D];廣西大學(xué);2015年

3 劉剛;導(dǎo)航衛(wèi)星有效載荷軟件仿真系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

4 高建南;寬帶實時導(dǎo)航軟件接收機關(guān)鍵技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

5 曹夢成;導(dǎo)航型軟件接收機技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2007年

6 鄒世合;GPS軟件接收機設(shè)計及仿真[D];北京郵電大學(xué);2012年

7 鄒力涵;北斗二代軟件接收機關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

8 王先毅;GPS軟件接收機設(shè)計與弱信號處理[D];中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2007年

9 孫魏;基于FPGA的區(qū)域定位相關(guān)技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2008年

10 胡瓊;高動態(tài)及微弱GPS信號的捕獲算法研究[D];上海交通大學(xué);2011年

，

本文編號：627263