基于FPGA和DSP的GNSS軟件接收機(jī)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著GPS現(xiàn)代化計(jì)劃的逐步推進(jìn)以及北斗產(chǎn)業(yè)應(yīng)用不斷擴(kuò)大，GNSS接收機(jī)的研究已經(jīng)成為一個(gè)必然的趨勢，而其中GNSS軟件接收機(jī)因其平臺(tái)的靈活性與開放性為各種新算法的研究提供了便利條件，也成為眾多國內(nèi)外學(xué)者和工程師們的研究熱點(diǎn)?；诖似脚_(tái)可以研究各種新的基帶信號(hào)處理算法，使GNSS軟件接收機(jī)可在環(huán)境復(fù)雜區(qū)域穩(wěn)定而連續(xù)的工作。本文主要的研究內(nèi)容是針對(duì)GNSS軟件接收機(jī)基帶信號(hào)處理方法:捕獲、跟蹤以及對(duì)復(fù)雜多徑環(huán)境下的衛(wèi)星信號(hào)處理。
　　

2、在衛(wèi)星信號(hào)捕獲方面，本文介紹了線性搜索、并行頻率搜索和并行碼相位搜索三種捕獲算法并討論了各自的優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍。針對(duì)算法在FPGA中的實(shí)現(xiàn)，本文利用FPGA跟蹤通道與捕獲通道共用相關(guān)器的特點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行六路相關(guān)，提高了線性搜索法的搜索速度。針對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，本文使用相位查詢的方式產(chǎn)生偽隨機(jī)碼，而用查表的方式產(chǎn)生載波信號(hào)。
　　在跟蹤環(huán)路部分介紹了信號(hào)跟蹤的基本原理，并對(duì)載波跟蹤環(huán)和偽碼跟蹤環(huán)作了較為詳細(xì)的介紹，針對(duì)跟蹤環(huán)路可采用的

3、多種碼環(huán)鑒相器，對(duì)其性能進(jìn)行了分析比較并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真。本文還提出一種GNSS跟蹤環(huán)路軟件相關(guān)器設(shè)計(jì)及自適應(yīng)智能跟蹤方法，該方法克服了傳統(tǒng)接收機(jī)中對(duì)信號(hào)載噪比大小、計(jì)算復(fù)雜度和跟蹤準(zhǔn)確度之間矛盾的限制，能夠進(jìn)一步平衡計(jì)算量過大和損失信號(hào)質(zhì)量之間的矛盾，無論在正常環(huán)境、高動(dòng)態(tài)環(huán)境還是微弱衛(wèi)星信號(hào)環(huán)境下，都能有效實(shí)現(xiàn)無縫定位。
　　在多徑信號(hào)處理方面，本文首先分析了多徑效應(yīng)的產(chǎn)生原因和常見抑制方法。在分析的基礎(chǔ)上采用窄相關(guān)技術(shù)、Str

4、obe相關(guān)器等方法對(duì)多徑信號(hào)進(jìn)行估計(jì)并消除，并在MATLAB平臺(tái)上對(duì)這兩種方法做了仿真分析。本文還使用主成分分析法對(duì)多徑信號(hào)進(jìn)行分析，提取出能夠表征該信號(hào)大部分信息的特征量，對(duì)于不是主要成分的量，在后續(xù)分析中不引入到模型中，從而達(dá)到降維去噪的目的。對(duì)不同環(huán)境下的無線信道模型進(jìn)行多次特征提取和場景識(shí)別實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文所提出的算法的性能，對(duì)推廣GNSS接收機(jī)在復(fù)雜多徑環(huán)境下的工程應(yīng)用具有一定的參考意義。
　　基于上述的基礎(chǔ)研究

5、，本文設(shè)計(jì)出了基于Matlab的GPS L1/L2接收機(jī)和北斗B1接收機(jī)，將結(jié)果與商用接收機(jī)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證了其正確性。并完成了基于FPGA和DSP架構(gòu)的GPS L1/北斗B1軟件接收機(jī)基帶信號(hào)處理部分的模塊設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)，能夠初步實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)采樣、衛(wèi)星信號(hào)捕獲跟蹤及PVT解算、可設(shè)置工作狀態(tài)控制數(shù)據(jù)輸出UTC/北京時(shí)間，定位結(jié)果、速度、鐘差、各顆衛(wèi)星的載波相位平滑偽距，多譜勒頻率，衛(wèi)星高度角、方位角和信噪比以及星歷、歷書等功能，