近年來,隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應用越來越廣泛,全球GNSS融合發(fā)展成為了主流趨勢,伴隨著我國“北斗三號”導航系統(tǒng)正式向全球提供基本導航服務,我國BDS距離全球組網(wǎng)的目標也邁出了實質(zhì)性的一步,正式進入了全球時代。本課題設計的BDS/GPS中頻信號采集系統(tǒng)基于導航接收機發(fā)展的大背景,在解決多星座兼容和互操作的衛(wèi)星信號采集方面給出了一種解決方案,該課題的研究對我國衛(wèi)星導航事業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。本文首先進行了衛(wèi)星射頻信號采集系統(tǒng)的軟硬件設計和實現(xiàn),將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號,為后續(xù)的捕獲算法提供數(shù)據(jù)。接收系統(tǒng)首先根據(jù)功能及技術要求,設計出了系統(tǒng)硬件結(jié)構,然后對硬件系統(tǒng)的各功能模塊進行了詳細設計,射頻單元使用MAX2769芯片進行搭建,采用FPGA（EP4CE15F）作為系統(tǒng)的控制芯片,用CYUSB3014作為USB3.0通信控制單元,將射頻電路采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C,實現(xiàn)射頻前端與PC之間的高速數(shù)據(jù)傳輸;系統(tǒng)軟件模塊包括通過Quartus II編寫的FPGA傳輸和控制數(shù)據(jù)程序,在Eclipse上開發(fā)的USB固件程序,用VC++編寫的上位機程序,實現(xiàn)中頻數(shù)據(jù)的接收、傳輸和保存。... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

信號采集系統(tǒng)模型示意圖

天線的增益模式表示為來自最大主瓣方向的信號靈敏度與三維空間中來自各個方向的信號平均靈敏度的比率，為了提高導航信號的接收和抗干擾能力，天線必須具有良好的增益分布，最佳的情況是全向增益，即天線增益在空間上具有一致性，不論朝向哪個方向，都可以均勻接收到衛(wèi)星信號。天線的另一個重要特性為接收信號的頻率和帶寬，采集系統(tǒng)需要接收北斗和 GPS 兩種信號頻率波段，天線需要覆蓋一定的帶寬才能滿足接收需要[23]。為保證能提供給射頻前端良好的信號源，對采集衛(wèi)星信號所需的性能參數(shù)進行綜合考慮，最終選擇具有SMA 接口的車載天線，中心頻率為 1558 ~1580MHz， 50 的阻抗，放大器增益為為 30 ~34dB且噪聲系數(shù)小于1.0，從該天線的各項參數(shù)可以看出，它能滿足設計要求。（2）射頻電路分析射頻前端是接收機工作的基礎，其性能直接影響著后續(xù)基帶處理部分的性能和接收機定位精度，由于目前的微處理器并不能對衛(wèi)星高頻信號直接進行處理，所以接收機中需要以硬件電路形式存在的射頻前端模塊將信號下變頻，以供接收機用軟件對信號完成后續(xù)處理[24]。

而DSP 的硬件固定，主要對其進行軟件的開發(fā)，考慮到運算速度和穩(wěn)定性影響著捕獲跟蹤的時間和能力，選用FPG有更明顯的優(yōu)勢。一種半定制電路，應用在很多邏輯電路設計中，具有高速的用集成芯片中集成度最高的一種，還支持多種接口標準，如 以連接多種外設[26]，目前已經(jīng)在各行各業(yè)中得到了廣泛應用發(fā)設計中必不可少的工具軟件是 EDA ，有的由芯片制造 Quartus II軟件、Xilinx公司的ISE軟件等；有的由專業(yè)EDA、Synplify、Modelsim等。其中 Quartus II是FPGA 中使用最廣成了包括軟件程序調(diào)試、結(jié)果仿真、引腳配置和程序下載等程中涉及的所有工具[27]，設計者可以通過使用 Quartus II工具計，極大地方便了系統(tǒng)設計的過程。Modelsim是一款專門服軟件，其操作簡單，仿真效率高，可以完成RTL級的功能驗門級的仿真，通過仿真分析，保證了電路設計的正確性，已經(jīng)缺的工具[28]。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]GNSS星間鏈路自主導航技術研究進展及展望[J]. 王冬霞,辛潔,薛峰,郭睿,謝金石,陳金平.  宇航學報. 2016(11)
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[7]基于USB3.0協(xié)議的PC與FPGA通信系統(tǒng)的設計[J]. 楊翠翠,朱向東,李帆.  電子科技. 2014(10)
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博士論文
[1]星載雙頻軟件GPS接收機研究[D]. 廖炳瑜.中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心） 2005

碩士論文
[1]北斗二代導航信號捕獲和跟蹤算法研究與實現(xiàn)[D]. 胡志明.沈陽航空航天大學 2018
[2]多衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收機硬件平臺設計與實現(xiàn)[D]. 劉寧.河北科技大學 2018
[3]高靈敏度北斗信號捕獲算法研究[D]. 趙潔.西安電子科技大學 2017
[4]北斗導航接收機B1信號捕獲算法研究及其FPGA驗證[D]. 孟苑.東南大學 2016
[5]基于BD2的GNSS接收機研究與開發(fā)[D]. 陳蘇湘.上海工程技術大學 2016
[6]基于USB3.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計[D]. 顏航天.華中科技大學 2016
[7]基于FPGA的GPS/BD2多模接收機實現(xiàn)[D]. 姚鶴立.北京交通大學 2014
[8]GPS中頻數(shù)據(jù)采集器的設計及信號捕獲算法研究[D]. 蘇同樂.武漢理工大學 2013



本文編號：2973539