基于μCOS的GPS导航接收机设计与实现

发布时间：2017-04-05 06:14

  本文关键词：基于μCOS的GPS导航接收机设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自问世以来,GPS就以其全天侯、高精度和全球覆盖的特点在世界范围内得到了广泛的应用。随着卫星导航的广泛应用,使得GPS接收机功能不断地扩展,任务算法处理也越来越复杂。 μC/OS-Ⅱ作为一种实时操作系统,因其灵活的移植性、可靠的实时性和高效精简的内核,已被广泛应用到各种嵌入式系统中。鉴于此,μC/OS-Ⅱ非常适合当下对实时多任务要求越来越高的GPS导航接收机。 本文GPS导航接收机是采用的FPGA+ARM处理架构,FPGA进行基带信号的处理,完成捕获跟踪任务；ARM搭载μC/OS-Ⅱ实时操作系统,通过多任务的调度完成导航解算功能；射频前端采用MAX2769芯片,完成对GPS信号的滤波、下变频和采样。 本文首先对捕获和码环跟踪做了简要论述,并详细分析了载波相位平滑伪距的算法。然后针对该GPS接收机硬件平台,用IAR+JLink开发工具链,在ARM端对μC/OS-Ⅱ实时操作系统做底层的移植,并设计μC/OS-Ⅱ启动方式,编写BootLoader。最后是导航应用程序的设计,对导航应用程序进行任务划分,该过程分为核心模块任务划分和辅助模块任务划分。并进行任务调度分析和实时性能分析。经实际检验,该GPS接收机完全能够达到定位和授时的各项指标。
【关键词】：GPS 接收机 多任务 μ C/OS-Ⅱ
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-9
• 1.1 课题研究的背景和意义7
• 1.2 研究目的和内容7-8
• 1.3 论文结构8-9
• 2 GPS接收机总体设计方案9-15
• 2.1 整机方案设计9-10
• 2.2 射频前端处理方案设计10-11
• 2.2.1 信号分析10-11
• 2.2.2 芯片选型和设计11
• 2.3 ARM+FPGA构架设计11-13
• 2.3.1 芯片选型11-12
• 2.3.2 硬件平台设计12
• 2.3.3 参考时钟设计12-13
• 2.4 软件架构设计13-15
• 3 GPS导航原理相关技术15-22
• 3.1 伪距平滑技术15-19
• 3.1.1 伪距测量15-16
• 3.1.2 载波相位测量16-17
• 3.1.3 伪距载波相位平滑17-19
• 3.2 基于FFT-IFFT捕获算法的概述19-20
• 3.3 伪码跟踪环路20-22
• 4 μC/OS-Ⅱ内核与移植22-40
• 4.1 μC/OS-Ⅱ实时操作系统概述22-23
• 4.1.1 实时操作系统(RTOS)的优势22
• 4.1.2 μC/OS-Ⅱ的特点22-23
• 4.2 μC/OS-Ⅱ内核23-32
• 4.2.1 μC/OS-Ⅱ源码结构23-24
• 4.2.2 μC/OS-Ⅱ任务管理机制24-32
• 4.2.2.1 μC/OS-Ⅱ中的任务24-27
• 4.2.2.2 μC/OS-Ⅱ的任务状态转换27-29
• 4.2.2.3 μC/OS-Ⅱ的任务调度29-32
• 4.3 μC/OS-Ⅱ在LPC3250上的移植32-40
• 4.3.1 LPC3250启动代码32-33
• 4.3.2 临界区的保护33-34
• 4.3.3 矢量浮点协处理器的保护34-35
• 4.3.4 任务级上下文切换35-37
• 4.3.5 中断级上下文切换37-39
• 4.3.6 时钟节拍处理39-40
• 5 应用程序设计40-53
• 5.1 GPS接收机系统的存储和启动40-42
• 5.1.1 GPS接收机系统程序的存储40-41
• 5.1.2 GPS接收机的启动41-42
• 5.2 GPS接收机导航任务的划分与实现42-49
• 5.2.1 接收机任务的划分和任务调度42-47
• 5.2.2 实时性能分析47-49
• 5.3 接收机实际测验49-53
• 6 总结与展望53-54
• 参考文献54-55
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文55-56
• 致谢56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 唐卫明,刘智敏;GPS载波相位平滑伪距精度分析与应用探讨[J];测绘信息与工程;2005年03期

2 王鹃;仇跃华;;最小二乘RAIM与定位组合算法研究[J];电子测量技术;2008年02期

3 张锦红;叶甜春;徐建华;;一种高灵敏度的GPS比特同步技术[J];电子器件;2008年06期

4 郭睿;唐波;陈刘成;;GPS系统下RAIM算法可用性及结果分析[J];海洋测绘;2007年06期

5 张小红;程世来;李星星;郭斐;;单站GPS载波平滑伪距精密授时研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2009年04期

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本文编号：286612