基于FPGA的偽GPS衛(wèi)星信號(hào)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、自六十年代底，美國(guó)軍方提出了NAVSTAR GPS的概念以來(lái)，如今GPS系統(tǒng)已經(jīng)滿足了當(dāng)時(shí)提出的最佳定位系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。由于GPS系統(tǒng)可以向無(wú)限個(gè)用戶提供精確的PVT(三維位置、速度、時(shí)間)，所以它具有極其廣泛的應(yīng)用。然而，GPS系統(tǒng)的高精度、可靠性、信息完整度等諸多優(yōu)越性是建立在至少四顆可視SV(GPS空間衛(wèi)星)的空間幾何分布與其射頻編碼信號(hào)的完整性與可靠性之上的，因此，GPS接收機(jī)會(huì)在某些相對(duì)封閉的場(chǎng)所(如鋼架結(jié)構(gòu)廠房、隧道、封閉的寫(xiě)字樓

2、等等)中失去正常的功能。另外、盡管美國(guó)軍方采用的是GPS系統(tǒng)中的精密定位服務(wù)(PPS，一般民用系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)即SPS)，采用了反欺騙(Antispoofing，AS)和選擇可用性(Selective Availability，SA)的兩種加密特性來(lái)實(shí)現(xiàn)加密(SA已于2000年5月1日停用)，但研究GPS編碼信號(hào)是制造干擾器的必要手段，可以利用偽衛(wèi)星模擬GPS星座，干擾和誤指揮敵方設(shè)備進(jìn)行錯(cuò)誤導(dǎo)航。所以研究GPS偽衛(wèi)星和編碼是非常有必

3、要的。 本方案的設(shè)想是對(duì)于GPS雙頻信號(hào)的完全模擬，那么就需要對(duì)GPS真實(shí)信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)的研究和剖析。本篇文章主要是針對(duì)GPS數(shù)字信號(hào)的編碼、導(dǎo)航電文的解析、以及硬件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行的研究。這些是實(shí)現(xiàn)GPS偽衛(wèi)星的必要過(guò)程和方法。文章的第一章介紹GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀以及未來(lái)GPS信號(hào)的發(fā)展趨勢(shì)，第二章詳細(xì)研究GPS信號(hào)的偽隨機(jī)序列碼(C/A碼和P碼)和直接序列擴(kuò)頻技術(shù)(DSSS)。第三章是關(guān)于導(dǎo)航電文的詳細(xì)介紹，對(duì)于導(dǎo)航電文的研究

4、是實(shí)現(xiàn)偽衛(wèi)星的關(guān)鍵所在，因此需要細(xì)化到每一個(gè)比特加以說(shuō)明。第四章是方案的實(shí)現(xiàn)方法和調(diào)試結(jié)果，在本章中也包含了部分的程序代碼和仿真圖形。 本方案的核心芯片是采用ALTERA公司的Cyclone II系列FPGA，EP2C50208C8。該芯片資源豐富含有4608個(gè)邏輯單元(LE)、142個(gè)用戶IO腳、117K的RAM另外加上2個(gè)PLL為系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的硬件支持。利用VerilogHDL語(yǔ)言來(lái)完成C/A碼和P碼的發(fā)生和系統(tǒng)的控制，導(dǎo)