GPS全球定位系統(tǒng)是美國國防部為軍事目的而建立的衛(wèi)星導航系統(tǒng),其主要目的是解決海上、陸地和空中運載工具的導航定位問題。GPS作為新一代衛(wèi)星導航系統(tǒng),不僅具有全球、全天候、連續(xù)、高精度導航與定位能力,而且具有優(yōu)良的抗干擾性和保密性。因此,發(fā)展全球定位系統(tǒng)是當今導航技術(shù)現(xiàn)代化的一個重要標志。在GPS接收機中,為了得到導航電文并對其進行解算,要完成復雜的信號處理過程。其中,怎樣捕獲到衛(wèi)星信號,并對C/A碼進行跟蹤是研制GPS接收機的重要問題之一。本文在對GPS信號的結(jié)構(gòu)進行深入的分析后,結(jié)合FPGA的特點,對算法進行設(shè)計及優(yōu)化后,給出了相應(yīng)的仿真。內(nèi)容主要包括以下幾個方面: 1.對GPS信號結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生原理進行了深入地分析,并對GPS信號的調(diào)制機理進行詳細地闡述。 2.在GPS信號的捕獲方面,采用了基于FFT頻域的快速捕獲的方法,即將接收到的GPS信號先利用快速傅立葉變換(FFT)變換到頻域,在頻域完成相應(yīng)的運算后,再利用傅立葉反變換(IFFT)變換到時域。從而大大減少了計算量,加快了信號捕獲的速度,提高了捕獲性能。 3.在C/A碼跟蹤部分,本文采用了非相干延遲鎖定環(huán)對C/A碼進行跟蹤。來自載波跟蹤環(huán)路的本地載波將輸入的信號變成基帶信號,然后分別和本地碼的三個不同相位序列進行相乘,將相乘結(jié)果進行累加,經(jīng)過處理將得到碼相位和當前的載波頻率送到載波跟蹤環(huán)路。 4.載波跟蹤環(huán),本文采用的是科斯塔斯環(huán)。載波跟蹤環(huán)和碼跟蹤環(huán)在結(jié)構(gòu)上相似,故本文只對關(guān)鍵的載波NCO進行了仿真。 本文的創(chuàng)新點主要是使用FPGA對整個GPS信號的捕獲及C/A碼的跟蹤進行設(shè)計。此外,根據(jù)FPGA的特點,在不改變外部硬件設(shè)計的前提下,改變相應(yīng)的IP核或相關(guān)的VHDL程序就可對系統(tǒng)進行各種優(yōu)化設(shè)計,以適應(yīng)不同類型的GPS接收機的不同功能。
標簽:
FPGA
GPS
信號
上傳時間:
2013-06-27
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