GNSS模拟器技术研究

发布时间：2017-03-30 07:24

  本文关键词：GNSS模拟器技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着通信技术的发展,全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)在不同领域正发挥着越来越重要的作用,已经成为世界各国科学家研究的焦点,所以对于GNSS卫星信号模拟器研究就显得非常重要。GNSS卫星信号模拟器能够根据目标载体的运动状态、用户所设置的GNSS系统和信号形式、仿真环境等参数,模拟生成精确的GNSS卫星信号,具有重大实践意义,同时也能够为我国的北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)研发提供借鉴。为了研究GNSS导航定位接收机,为其研发、测试提供仿真环境,本文提出了一种基于FPGA+DSP的GNSS模拟器设计方案。首先,介绍了卫星导航系统定位原理、各个系统结构和信号特性。其次,阐述了模拟器信号生成的总体设计方案设计,并且重点分析了中频信号的产生单元,如FPGA的接口电路、DSP的数据处理流程、FPGA程序设计、DSP程序设计以及相关关键参数设计等。同时为了适应GNSS模拟器真实化的趋势,也由于卫星导航信号在传播过程中信号微弱和易受干扰问题日渐突出特别是射频干扰问题,导致GNSS软件接收机对于弱信号的捕获以及定位不准确。所以,进行了GNSS模拟器干扰源的设计,并且为了解决GNSS软件接收机的干扰检测问题,提出了一种新型的基于Karhunen-Loeve变换(KLT)射频干扰(RFI)检测算法。最后,利用高性能的GNSS接收机对卫星模拟器信号进行检测验证,包括捕获、跟踪以及定位。实验结果表明本设计方案能产生精确的卫星导航信号。
【关键词】：全球卫星导航系统 模拟器 干扰源 接收机 验证
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 课题来源15
• 1.2 研究背景及意义15-16
• 1.3 国内外研究现状16-17
• 1.3.1 GNSS卫星信号模拟器的技术现状16
• 1.3.2 国内外GNSS模拟器产品现状16-17
• 1.4 论文研究内容和结构17-19
• 第二章 卫星导航系统原理19-28
• 2.1 GNSS系统简介19-24
• 2.1.1 GPS系统19-21
• 2.1.2 GLONASS系统21-22
• 2.1.3 GALILEO系统22-23
• 2.1.4 COMPASS系统23-24
• 2.2 GNSS信号结构和特性24-28
• 2.2.1 GPS L1信号24-25
• 2.2.2 GLONASS L1信号25-28
• 第三章 GNSS卫星信号模拟器中频处理单元设计28-50
• 3.1 项目总体设计方案28-30
• 3.2 模拟器卫星信号生成总体设计方案30-31
• 3.3 模拟器中频处理单元31-32
• 3.4 中频硬件部分电路设计32-36
• 3.4.1 FPGA接口电路设计32-35
• 3.4.2 DSP电路设计35-36
• 3.5 数据交互流程36-38
• 3.5.1 外部数据交换37
• 3.5.2 内部数据交换37
• 3.5.3 交互方式37-38
• 3.6 时基电路38-39
• 3.7 时序控制39-40
• 3.8 FPGA程序设计40-45
• 3.8.1 导航电文FIFO41
• 3.8.2 DDS原理与结构41-43
• 3.8.3 载波NCO结构43
• 3.8.4 码NCO结构43-44
• 3.8.5 单通道顶层设计44-45
• 3.9 DSP程序设计45-50
• 3.9.1 DSP数据处理流程45-46
• 3.9.2 DSP与射频接口协议46-48
• 3.9.3 单颗星功率控制48
• 3.9.4 相关关键控制字的计算48-50
• 第四章 GNSS卫星信号模拟器干扰源设计50-58
• 4.1 GNSS模拟器干扰源建立50-52
• 4.1.1 干扰模型50-51
• 4.1.2 时频分析51
• 4.1.3 射频干扰添加51-52
• 4.2 KLT干扰检测算法52-58
• 4.2.1 算法描述52-53
• 4.2.2 KLT实现射频干扰检测整体流程53-54
• 4.2.3 仿真分析54-58
• 第五章 系统功能验证58-64
• 5.1 系统测试58-60
• 5.2 模拟器接收机验证60-64
• 5.2.1 清华大学GNSS接收机验证60-61
• 5.2.2 商业NovAtel接收机验证61-64
• 第六章 总结与展望64-65
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况68-69

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本文编号：276560