卫星导航信号模拟器的DSP算法与软件设计

发布时间：2017-08-02 23:27

  本文关键词：卫星导航信号模拟器的DSP算法与软件设计

  更多相关文章： 卫星导航 信号模拟器 DSP FPGA 中频信号

【摘要】：卫星导航信号模拟器能够根据接收机的运动状况和信号传输环境,产生设定场景下用户接收到的导航信号,为接收机的研制开发及测试提供高精度的信号源,为验证导航定位算法提供测试环境。本文围绕卫星导航信号模拟器的算法设计及其在DSP中的实现过程进行研究,主要完成的工作有:1.根据参数计算的复杂度和多通道实时性的要求设计了模拟器中频信号产生方案,采用DSP完成了导航电文的生成和卫星信号参数的计算,利用FPGA实现了副载波和C/A码数据的生成以及信号的调制。设计了DSP与FPGA数据交互的地址协议,通过外部存储器接口实现了它们之间的通信。采用DSP响应定时中断的方式,实现了卫星导航信号数据的实时更新。2.DSP部分完成了对本地时间到GPS时的转换、卫星可见性判断和导航电文生成;建立空间传播误差模型,实现了对环境参数的模拟;采用迭代算法完成了信号传播时延的计算,并利用信号发射时刻实现了导航电文和C/A码的对齐;对传播时延采取线性近似的方法,推导了带多普勒频移的控制字计算公式,实现了对载波频率和码频率的精确控制。3.采用软硬件接收机对模拟器产生的卫星信号进行测试,将接收机捕获得到的多普勒频移和码相位与设定值进行比较,分析了误差原因。接着给出定位结果,进一步验证了模拟器的有效性。
【关键词】：卫星导航 信号模拟器 DSP FPGA 中频信号
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 研究背景和意义12-14
• 1.1.1 卫星信号模拟器的研究背景12-13
• 1.1.2 卫星信号模拟器的研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 国外模拟器研究现状14-15
• 1.2.2 国内模拟器研究现状15-16
• 1.3 本文的主要研究工作16-17
• 1.4 本文的内容安排17-18
• 第二章 GPS卫星信号模拟器方案设计18-26
• 2.1 GPS信号模拟器硬件方案18
• 2.2 数字基带部分18-23
• 2.2.1 DSP模块19-23
• 2.2.2 FPGA模块23
• 2.2.3 D/A模块23
• 2.3 模拟射频部分23
• 2.4 模拟器中频信号生成方案设计23-26
• 2.4.1 数字中频信号模型23-24
• 2.4.2 中频信号方案设计24-26
• 第三章 DSP程序的软件开发与接口设计26-42
• 3.1 DSP程序开发26-38
• 3.1.1 C语言开发过程26-29
• 3.1.2 DSP硬件初始化29-37
• 3.1.3 DSP BootLoader37-38
• 3.2 DSP数据接口设计38-42
• 3.2.1 DSP与上位机的数据接口38
• 3.2.2 DSP与FPGA的数据接口38-42
• 第四章 DSP模块主要算法实现42-66
• 4.1 时间转换和坐标转换43-45
• 4.2 判断卫星可见性45-47
• 4.3 导航电文的产生47-52
• 4.4 计算信号传播时延52-56
• 4.4.1 几何传输时间52-54
• 4.4.2 卫星钟差54
• 4.4.3 电离层延时54
• 4.4.4 对流层延时54-56
• 4.5 卫星信号参数计算56-66
• 4.5.1 卫星信号控制参数计算56-64
• 4.5.2 卫星信号状态参数计算64-66
• 第五章 测试结果及分析66-75
• 5.1 软件接收机测试结果及分析66-71
• 5.1.1 捕获结果及分析66-68
• 5.1.2 跟踪结果及分析68-70
• 5.1.3 定位结果及分析70-71
• 5.2 硬件接收机测试结果及分析71-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 总结75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-80
• 致谢80-81
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李世光;杨军;;卫星导航信号模拟器现状与发展趋势[J];现代电子技术;2015年07期

2 沙海;周兵;仝海波;张国柱;欧钢;;一种GNSS信号模拟器高精度实时伪距计算优化方法[J];中南大学学报(自然科学版);2014年10期

3 孙友礼;陈紫强;纪元法;李银虎;;基于三阶DDS的高动态卫星信号多普勒模拟方法[J];桂林电子科技大学学报;2013年06期

4 邓洪高;王帅;孙希延;纪元法;李银虎;;GLONASS卫星信号模拟器设计与实现[J];桂林电子科技大学学报;2013年03期

5 王海峰;张升康;王宏博;仲崇霞;;高动态GPS/BD2组合导航信号模拟器关键技术研究[J];宇航计测技术;2013年03期

6 赵爽;;2012年俄罗斯GLONASS系统发展及概况[J];卫星应用;2013年02期

7 金延邦;张彩霞;;浅析GNSS发展现状及应用[J];价值工程;2013年12期

8 纪龙蛰;单庆晓;;GNSS全球卫星导航系统发展概况及最新进展[J];全球定位系统;2012年05期

9 侯博;谢杰;范志良;刘光斌;;多模卫星信号模拟器设计与实现[J];计算机测量与控制;2012年01期

10 侯博;谢杰;刘光斌;;卫星信号模拟器的发展现状与趋势[J];电讯技术;2011年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 袁运斌;基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D];中国科学院研究生院（测量与地球物理研究所）;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘志国;卫星导航信号模拟器研究与实现[D];中北大学;2014年

2 高鹏;GPS模拟信号源基带算法设计与软件实现[D];电子科技大学;2012年

3 周渭民;基于DSP和FPGA的GPS卫星信号模拟源的硬件设计[D];电子科技大学;2012年

4 刘市;基于FPGA+DSP的GPS数字中频信号源设计[D];南京理工大学;2012年

5 肖晶晶;实时多通道GPS信号模拟器的设计与实现[D];清华大学;2011年

6 冀臻;GNSS卫星信号模拟器研究与实现[D];中北大学;2011年

7 谢树伟;高动态GNSS卫星信号模拟器研究与设计[D];中北大学;2011年

8 彭鸣;GNSS卫星信号模拟器的研究与实现[D];北京邮电大学;2010年

9 罗益鸿;导航卫星信号模拟器软件设计与实现[D];国防科学技术大学;2008年

10 段文娟;GPS接收机基带处理器研究与设计[D];北京交通大学;2008年

，

本文编号：611734