GPS高动态接收机研究和实现

发布时间：2020-06-04 16:44

【摘要】：随着以GPS为代表的导航设备应用越来越广泛,在一些领域中导航设备的应用环境更为复杂恶劣。如高动态、高速、高噪声等。这些对GPS接收机的设计提出了更高的要求。本文重点分析了高动态场景下GPS接收机的捕获和跟踪策略,并进行了软件仿真和硬件实现。GPS高动态接收机捕获部分,讲述了串行捕获、基于FFT的频率并行捕获和码并行捕获,分析了这三种捕获方式的优缺点,说明了这些捕获方式在高动态场景下的局限性。在此基础上,提出了采用匹配滤波器(PMF)和快速傅里叶变换(FFT)相结合的快速捕获方案。论证了捕获方案的频率搜索范围可达30KHz,捕获时间缩短至毫秒级别。高动态接收机跟踪方面,论文首先分析比较了PLL与FLL环路的动态性能和噪声性能,在常规组合环路方案基础上提出了基于四相鉴频牵引的二阶CPAFC辅助三阶PLL高动态跟踪方案,并详细分析了组合跟踪环路切换判决条件设定与最优化选取值。然后对四相鉴频算法进行改进,改善其牵引性能。通过JPL高动态模型测试,组合环路跟踪稳定。在完成理论设计后,硬件平台采用DSP+FPGA的架构实现高动态接收机。FPGA采用Xilinx的Virtex6系列,型号为XC6VLX240T。DSP选用了TI公司的TMS320C6747处理器。该平台完成了快速捕获、跟踪和接收,捕获通道为12个,单个通道捕获时间约为40ms,12个通道捕获约为500ms。在东方联星NS700模拟器下测试了高动态特性,正常信号强度下,速度900m/s,加速度9g,加加速度2g/s条件下信号能正常捕获及跟踪,导航电文解调情况良好。
【图文】：

图 2.1 串行捕获方案原理电路中，，ecoheII ( n) aD(n)R( )sinc(fT)co（s ) n(ecoheQQ ( n) aD(n)R( )sinc(fT)sin( ) n(不计噪声的情况下，由式(2.1)、(2.2)有

基于FFT的并行频率捕获原理电路
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P228.4

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 刘高辉;曹家昆;;高动态GPS信号的捕获方法及性能[J];计算机工程与应用;2010年07期

2 李陟;吕卫华;;一种应用四相鉴频的扩频接收机载波快速同步技术研究[J];科学技术与工程;2008年18期

3 皮世杰;黄登山;龚诚;;部分匹配滤波器在高动态卫导信号快捕的应用[J];通信技术;2008年01期

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本文编号：2696673