e4FPGA的GPS接收机基带处理器的研究与设计

中北大学硕士学位论文基于FPGA的GPS接收机基带处理器的研究与设计姓名：陈芬芬申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：沈小林20090522基于FPGA的GPS接收机基带处理器的研究与设计作者：陈芬芬学位授予单位：中北大学相似文献(10条)1.期刊论文包鼎华.BAODingHua微型星载GPS接收机硬件设计-电子技术应用2007,33(2)本文介绍了清华宇航中心航天GPS接收的硬件设计,给出了测试结果和分析.2.学位论文于浩可应用于实验教学的软件GPS接收机基带处理器模型研究——软件GPS接收机开发2006GNSS即全球卫星导航系统，广泛地应用于定位、授时、导航等诸多民用和军事领域。GPS系统基于无线电单向测距和CDMA技术实现，在当前诸多卫星导航系统中技术上最具典型性，使用也最为普遍。接收机是GPS系统用户部分应用服务的核心部分。随着卫星导航技术的发展和市场的不断扩大，对这种技术的深入探讨越来越受到重视。近年来，很多国内高校相继翻译编写了大量卫星导航理论的教材，开设了相关课程，以培养这一领域的人才。由于正处于学科建设阶段，迫切地需要适应这类课程的实验教学设备。当前，软件GPS接收机技术是国际上卫星导航领域的热点问题。这种技术对A/D转换后的卫星导航信号直接进行软件处理，可以工作在PC机或能够处理数字信号的通用平台上。软件GPS接收机着眼于处理卫星导航信号的算法研究，涉及到GNSS系统中的各个环节，非常适合科研、教学和实验的应用。本文以GPS系统为对象进行研究，目的是建立一个可以用于实验教学的软件GPS接收机模型。首先从定位需要的角度探讨了GPS定位原理和信号的成分。此后，以GPS-SPS服务为核心，重点分析了用户部分对GPSLl信号的两个直接观测量：C/A码序列的码偏移和载波的多普勒频移进行处理的方法。最终，完成了GPS接收机基带信号处理器功能的软件化。本课题的创新之处是在通用的PC机上建立了一个GPS接收机的软件模型，可以提供给高校作为开放式的卫星导航教学实验平台。本文主体部分阐述了对接收机GPS卫星信号进行捕获、跟踪的主要算法，接收机基带信号处理器各主要功能模块完成的工作和相互联系。从整体上阐述了GPS接收机的开发过程，提供了一种软件GPS接收机的开发方案。3.会议论文周密.张晓玲GPS接收机数字载波锁相环性能研究2004GPS接收机的数字基带处理器性能优劣直接影响GPS定位精度,数字基带处理器分为伪码延迟锁相环(DDLL)和数字载波锁相环(DPLL)两大功能块,本文从数字载波锁相环的角度研究高动态体制下GPS接收机性能,通过数学建模分析了一阶、二阶、三阶DPLL的环路稳定性和瞬态响应,相位跟踪误差的概率密度函数和方差特性,载波相位的捕获性能及第一次周跳的平均时间.分析结果指明了系统动态、输入噪声和接收机参数对GPS相位观测量的影响,为设计高精度、高动态GPS载波相位同步系统提供了参考.4.学位论文段文娟GPS接收机基带处理器研究与设计2008近年来，随着全球定位系统(GPS)在导航、测绘、通信、土木、环境、旅游等领域的广泛应用，GPS接收机的研发成为了当今世界的热门研究课题。GPS接收机主要包括单频(L1频段)C/A码接收机、双频(L1/L2频段)接收机、GPS/GLONASS双系统兼容接收机以及美国军用接收机。而单频(Ll频段)C/A码接收机是目前应用最广的接收机，本文所研究的也是这种接收机。单频(L1频段)C/A码接收机由射频前端、基带处理器以及导航计算三部分组成，本文的研究对象是该接收机基带处理器中的主要组成--捕获、跟踪和位同步。文中所研究的接收机是静态接收机，因此捕获模块的捕获范围是载波多普勒频移5KHz，C/A码相位漂移0～1023个码片。本文首先介绍了GPS的组成，之后阐述了GPS接收机的基本原理--直接扩频通信和GPS信号的结构与特性，利用MATLAB验证了C/A码的特性以及计算了位同步模块设计所需的门限值，从这些方面出发提出了适合于本文所讨论的接收机基带处理器的捕获、跟踪以及位同步的设计方案。在文中，对时域捕获算法和频域捕获算法进行了比较，选择用时域捕获算法实现捕获模块。而跟踪模块采用码跟踪环和载波跟踪环耦合的方法实现，其中码跟踪环采用延迟锁定环(DLL)实现，载波跟踪环采用COSTAS锁相环实现。位同步模块也利用需实现的功能进行了设计。这三个模块的设计利用Verilog硬件描述语言实现，又将该设计下载到了Xilinx公司Spatan3E系列的XC3S500EFPGA上，以上设计都是在频率为6.25MHz的全局采样时钟下完成的。基带处理对捕获模块与跟踪模块有精度要求，文中所设计的捕获模块的精度为：载波频率的精度为500Hz，C/A码相位的精度为2个采样点的间隔；跟踪模块的精度为：载波频率的精度为数控振荡器(NCO)的频率分辨率，C/A码相位的精度为2个采样点的间隔。设计过程中，为了节约存储空间还提出了基于RAM的本地C/A码产生器、基于CORDIC算法的NCO和基于Robertson近似算法实现的码相位鉴别器等。最后，利用GPS信号的结构模拟了GPSL1中频数字信号，以此信号作为输入验证了所设计的捕获、跟踪和位同步模块的正确性，并对其基本组成部分进行基于Xilinx公司Spatan3E系列的XC3S500EFPGA的实现，利用时序仿真以及ChipscopePro的在板调试对以上实现进行验证。5.期刊论文黄颖辉.张建生.HUANGYing-hui.ZHANGJian-sheng基于ARM7核的GPS接收机的设计-常州工学院学报2007,20(6)文章介绍了GPS接收机的原理以及一种新型GPS接收机的实际设计.该型GPS接收机采用Zarlink公司生产的GP2015芯片作为接收机的射频前端,内嵌ARM7核的GP4020芯片作为接收机的数字基带处理器.介绍了接收机外围扩展电路及软件设计.该型GPS接收机消除以往处理器数据处理的瓶颈效应,体积小、功耗低.6.期刊论文黄勋.唐慧强.陶益凡.HUANGXun.TANGHui-qiang.TAOYi-fan基于ARM核的GPS接收机的设计-电视技术2006,(4)介绍了GPS接收机的原理以及一款GPS接收机的实际设计.该GPS接收机采用Zarlink公司生产的GP2015芯片作为接收机的射频前端,内嵌ARM7核的CP4020芯片作为接收机的数字基带处理器,并阐述了外围扩展电路及软件设计.该GPS接收机消除了以往处理器数据处理的瓶颈效应,体积小,功耗低.7.期刊论文冯小磊.冀常鹏基于ARM的GPS接收机设计-世界科技研究与发展2009,31(4)随着GPS系统的广泛应用,作为系统用户设备部分的GPS接收机,已经成为国内外的研发热点.本介绍了一种基于ARM核的双芯片(即基带处理器+射频前端)GPS接收机的硬件设计方案,该GPS接收机具有体积小、功耗低、集成度高的特点.8.期刊论文秦红磊.孙小续基于GP4020的GPS接收机的软硬件设计-电子技术应用2008,34(1)介绍了基于GP4020的GPS接收机的电路设计及软件设计.GP4020是ZARLINK公司推出的GPS接收机数字基带处理器,内部集成了12通道的相关器和先进的ARM7TDMI微处理器,因而减少了GPS接收机设计的复杂程度;同时,GP4020与GP2010或GP2015直接相连,组成了GPS导航系统.9.学位论文黄勋基于微处理器ARM的GPS接收机的设计2006作为一种成熟的卫星导航系统，GPS技术目前已经被应用在各行各业中。GPS系统的用户部分主要是各种型号的GPS接收机。GPS接收机中的微处理器的运算能力和功耗直接影响整机的性能。本文介绍了一款基于RISC微处理器ARM的GPS接收机的硬件设计，并在这一硬件平台上进行相应的软件开发的过程。该型GPS接收机硬件设计上采用Zarlink公司生产的GP2015芯片作为接收机的射频前端，内嵌ARM7TDMI核的GP4020芯片作为接收机的数字基带处理器。软件部分介绍了操作系统uClinux在ARM上的移植、基带信号处理的算法、分析GPS信号的搜索策略，给出载波跟踪环路和伪码跟踪环路的设计方案。本文介绍了GPS系统的组成、特点及其工作原理，并阐述了GPS接收机的设计原理。ARM微处理器具有低功耗、高性能的特点。本文描述了ARM7系列微处理器的性能特点，并给出了利用ARM7微处理器设计GPS接收机的实际设计和调试方案。10.会议论文吴兴存.程乃平.宇天航一种基于ARM的高动态GPS接收机的设计2007本文介绍了一种基于ARM7TDMI内核的GP4020芯片作为数字基带处理器来设计高动态GPS接收机,该接收机采用GP2015芯片与外围电路组合完成射频前端的功能。给出了高动态GPS接收机软件设计中主程序的工作流程。通过系统调试,能够正常捕获、跟踪卫星信号,并给出所需的经度和纬度信息。本文链接：下载时间：2010年7月1日