宽带实时导航软件接收机关键技术研究

发布时间：2017-08-05 23:00

  本文关键词：宽带实时导航软件接收机关键技术研究

  更多相关文章： 软件接收机 射频前端 捕获 图形处理单元

【摘要】：全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)迅猛发展,高精度、抗多径和干扰的导航算法成为新的研究热点。现有的实时软件接收机大部分针对于普通民用需求设计,射频前端带宽窄,上位机基带处理速度低,无法满足高精度、多径抑制和抗干扰等接收机算法的需要。为了对干扰、多径等复杂信号的进行高精度实时分析,支撑导航典型信号场景研究,本文对宽带实时软件接收机的一些关键技术进行了研究。本文对射频前端进行了数学建模,分析了前端滤波、采样、自动增益和量化等环节对信号功率的影响,设计了降低射频前端失真度的方法。仿真结果表明,宽带、高采样率、高量化位数的射频前端和窄带射频前端相比可以提高1~2dB的信噪比。除此之外,本文基于PCI Express高速接口,提高了射频前端和上位机的数据传输速度,实现了该宽带射频前端设计。本文从经典的并行码相位搜索的捕获方法出发,探讨了图形处理单元(GPU,Graphic Processing Unit)参与接收机基带处理的可行性,改造原有串行算法,将FFT、向量运算、查找相关峰最大值等操作并行化,并与GPU软件模型适配,实现了导航信号的快速捕获。结果表明,并行捕获架构满足了快速捕获的设计需求,其运算效率提升至原有CPU捕获架构的22倍。
【关键词】：软件接收机 射频前端 捕获 图形处理单元
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN965.5
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题的研究背景和目的11-12
• 1.2 课题研究现状12-13
• 1.3 论文的主要内容与章节安排13-15
• 第二章 GNSS接收机原理和实现架构15-26
• 2.1 GNSS卫星信号15-20
• 2.1.1 载波16-17
• 2.1.2 扩频码17-20
• 2.2 GNSS接收机设计原理20-24
• 2.2.1 天线和射频前端模块20
• 2.2.2 基带处理模块20-21
• 2.2.3 定位解算模块21
• 2.2.4 硬件平台21-22
• 2.2.5 软件接收机22-24
• 2.3 宽带实时软件接收机设计架构及特点24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 射频前端及低失真宽带信号采样方法26-49
• 3.1 射频前端的理论分析26-33
• 3.1.1 射频前端的数学建模26-28
• 3.1.2 模型假设与简化28-29
• 3.1.3 前端滤波的影响29-30
• 3.1.4 采样速率的影响30-31
• 3.1.5 自动增益控制和量化的影响31-33
• 3.2 低失真采样的硬件设计33-48
• 3.2.1 参数设计33
• 3.2.2 电路设计33-37
• 3.2.3 基于FPGA的PCIe接口设计37-41
• 3.2.4 硬件驱动开发41-43
• 3.2.5 设计结果和验证43-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第四章 GPU加速的宽带信号实时处理技术49-68
• 4.1 捕获模块经典设计49-54
• 4.1.1 捕获原理49-52
• 4.1.2 线性搜索52
• 4.1.3 并行码相位搜索52-54
• 4.2 GPU编程模型54-55
• 4.3 并行捕获模块设计和分析55-63
• 4.3.1 算法设计56-59
• 4.3.2 程序性能分析59-61
• 4.3.3 程序优化分析61-63
• 4.4 验证测试63-66
• 4.4.1 程序运行环境63-64
• 4.4.2 捕获结果验证64
• 4.4.3 计算性能测试64-66
• 4.4.4 测试结论66
• 4.5 本章小结66-68
• 第五章 总结和展望68-70
• 5.1 主要工作与创新点68
• 5.2 后续研究工作68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文74-76

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本文编号：627263