基于SOC的三模卫星导航接收机信息处理技术研究

发布时间：2017-04-16 00:23

  本文关键词：基于SOC的三模卫星导航接收机信息处理技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：科学技术在日新月异,卫星导航系统的研究也向多系统融合的方向进步,在军用和民用领域多系统融合的导航定位方式越来越重要。而SOC芯片由于其高集成度、高灵活性等特点,在各个领域中展现出其突出的优势。本课题研究的是一种基于SOC构架的三模卫星导航接收机设计与实现方法,并对架构搭建及信息处理部分作了重点说明。该接收机选用的卫星信号分别是GPS/L1频点、GLONASS/L1频点以及BDS/B1频点的信号,并结合卫星导航及相关信息处理的理论和算法,设计及实现了一款融合三种系统的卫星导航接收机。本课题设计的接收机的三大功能模块都需要芯片支持.这三大功能模块按照处理顺序依次是射频前端处理模块、数字信号处理模块及信息处理模块. MAXIM公司的MAX2769芯片用于射频前端处理模块,一片SOC芯片用于之后的两大模块处理。该SOC芯片选用Xilinx公司的Zynq-7000系列芯片xc7z020,其封装为clg484,速率-1。射频前端处理模块的功能是实现卫星信号从高频下变频到中频并进行模数转换和采样,因为使用了三个频点,所以要用三个MAX2769来实现。数字信号处理模块主要在xc7z020芯片的数字逻辑FPGA中完成,包括信号的捕获及跟踪。导航解算处理则由xc7z020里的ARM Cortex-A9实现,包括观测量的提取平滑,导航数据的解算以及对捕获跟踪模块的控制过程。控制过程和数据交互中用到的AXI (Advanced eXtensible Interface)总线,提高了传输速度。在本课题的设计过程中xc7z020数字逻辑FPGA中实现的数字信号处理模块和在ARM Cortex-A9中实现的定位解算模块之间数据交互是本课题的设计的难点。用天线测试结果显示,本课题设计的接收机实现了融合定位、测速的功能。
【关键词】：三模卫星导航 定位解算 SOC Zynq-7000 AXI
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN965.5
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 研究现状及目的9-10
• 1.3 论文的主要内容及结构10-12
• 第二章 基于SOC的卫星导航接收机方案设计12-25
• 2.1 接收机硬件平台12-16
• 2.1.1 SOC芯片简介及选型12-14
• 2.1.2 SOC开发流程及工具14-16
• 2.2 卫星导航的基本原理16-18
• 2.2.1 卫星信号的基本结构16-17
• 2.2.2 卫星定位的基本原理17-18
• 2.3 接收机方案设计18-20
• 2.4 主要功能模块设计20-25
• 2.4.1 射频前端的设计20-22
• 2.4.2 数字信号处理模块设计22-23
• 2.4.3 导航定位解算模块设计23-25
• 第三章 基于SOC的卫星导航接收机关键模块设计25-39
• 3.1 时钟生成模块25-28
• 3.1.1 Zynq的时钟系统25-26
• 3.1.2 接收机时钟系统设计26-28
• 3.2 PL和PS通信接口28-36
• 3.2.1 PL和PS通信接口简介28-32
• 3.2.2 接收机设计中接口选择32-35
• 3.2.3 接收机通信接口实现35-36
• 3.3 时基产生模块36-37
• 3.4 串口通信模块37-39
• 第四章 导航定位算法39-47
• 4.1 伪距定位算法39-42
• 4.2 伪距平滑技术42-45
• 4.2.1 伪距测量42
• 4.2.2 载波相位测量42-43
• 4.2.3 伪距载波相位平滑43-45
• 4.3 多系统融合设计45-47
• 4.3.1 坐标系转换45
• 4.3.2 融合PVT解算45-47
• 第五章 结果和结论47-50
• 5.1 课题成果47-48
• 5.2 课题总结及展望48-50
• 参考文献50-52
• 在学期间的研究成果52-53
• 致谢53

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