隨著社會的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及我國入世以后汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，使得國內(nèi)交通車輛與日劇增，隨之帶來的交通擁擠、交通堵塞、車輛盜竊等一系列問題成為人們生活中最直接的安全隱患。運(yùn)用無線通信技術(shù)、ARM技術(shù)和GPS定位技術(shù)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的解決這些問題，滿足運(yùn)輸效率和安全保障的需要，并且?guī)順O大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 通過對車輛監(jiān)控系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)的研究與分析，本文提出了基于ARM和GPS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)研究。與傳統(tǒng)的單片機(jī)控制的車輛監(jiān)控系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)克服了單片機(jī)系統(tǒng)因其功能簡單、無操作系統(tǒng)、程序移植性差而只能滿足簡單控制的缺點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜任務(wù)的監(jiān)控，例如顯示復(fù)雜的電子地圖、數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算、高端產(chǎn)品甚至有網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和Web瀏覽功能等等。同時(shí)該系統(tǒng)采用了GPRS無線通訊方式，具有資源利用率高、傳輸速率高、計(jì)費(fèi)合理等特點(diǎn)，解決了以往采用SMS短消息通訊技術(shù)中存在的通訊費(fèi)用高、消息延時(shí)和消息丟失等問題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。 論文首先介紹了在車輛監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用的GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)和GPRS通用無線分組業(yè)務(wù)，在GPS定位技術(shù)中介紹了GPS系統(tǒng)組成、GPS信號和編碼、定位原理以及GPS誤差；在GPRS通訊技術(shù)中介紹了GPRS的概念、GPRS網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)、GPRS的主要優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展動向。 論文隨后分為車輛監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與功能、車載端的研究與設(shè)計(jì)、監(jiān)控中心的研究與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)三大部分進(jìn)行介紹。車輛監(jiān)控系統(tǒng)由車載端、監(jiān)控中心和兩者之間的通訊網(wǎng)絡(luò)三部分組成，車載端主要由GPS定位模塊、GPRS通信模塊和ARM數(shù)據(jù)處理與控制模塊這三大模塊構(gòu)成；監(jiān)控中心包括Internet接入設(shè)備、中心服務(wù)器、監(jiān)控端計(jì)算機(jī)以及一些輔助設(shè)備等。車載端分布在各個(gè)移動車輛上，負(fù)責(zé)接受OPS衛(wèi)星定位信息，通過數(shù)據(jù)控制處理器解算出車輛所處的位置坐標(biāo)，坐標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過GPRS模塊，最后將數(shù)據(jù)通過通訊網(wǎng)絡(luò)GPRS發(fā)送到監(jiān)控中心的信息服務(wù)器，信息服務(wù)器將收到的車臺數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理之后分發(fā)給監(jiān)控終端。
標(biāo)簽： ARM GPS 車輛監(jiān)控 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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由于全球定位系統(tǒng)在航天、航空、航海、海洋上程、大地測量、陸地導(dǎo)航以及軍事上的大量運(yùn)用及其廣闊的應(yīng)用前景，使得GPS接收機(jī)系統(tǒng)成為國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域競相研究的對象。GPS系統(tǒng)的用戶部分主要是各種型號的GPS接收機(jī)。所以GPS接收機(jī)中的微處理器的運(yùn)算能力和功耗直接影響整機(jī)的性能。 本文所研究的是基于ARM微處理器和μC/OS—Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及其在GPS接收機(jī)中的應(yīng)用。介紹了OPS接收機(jī)設(shè)計(jì)原理，分析了接收機(jī)硬件模塊的組成和功能，設(shè)計(jì)了由FPGA和ARM完成基帶信號處理及導(dǎo)航解算的接收機(jī)，建立了基于ARM和μC/OS—Ⅱ的GPS接收機(jī)嵌入式硬件開發(fā)平臺。研究了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS—Ⅱ，分析了其內(nèi)核的組成結(jié)構(gòu)：與處理器無關(guān)代碼、處理器相關(guān)代碼、與應(yīng)用相關(guān)代碼，并重點(diǎn)分析和配置了其中與處理器相關(guān)和與應(yīng)用相關(guān)的代碼部分，最終將其成功移植到ARM LPC2290微處理器上。建立了基于ARM LPC2290和μC/OS—Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)軟件編譯和調(diào)試的交叉環(huán)境，設(shè)計(jì)了運(yùn)行在此環(huán)境下的中斷和多任務(wù)來實(shí)現(xiàn)接收機(jī)信號處理、導(dǎo)航解算及顯示等功能，最終完成了基于ARM和μC/OS—Ⅱ的GPS接收機(jī)軟應(yīng)用件設(shè)計(jì)。 總之，本文從研究嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)及其應(yīng)用著手，掌握了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的核心技術(shù)，研制了基于ARM嵌入式開發(fā)平臺的GPS接收機(jī)。
標(biāo)簽： ARM GPS 嵌入式系統(tǒng) 收機(jī)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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GPS技術(shù)在導(dǎo)航、定位及精確打擊等方面產(chǎn)生了重要影響，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種武器平臺上。但是，在干擾環(huán)境下也顯現(xiàn)出許多問題。由于其到達(dá)地球表面的信號極其微弱(-160dBW)，在現(xiàn)在復(fù)雜的電磁環(huán)境中容易受到干擾，尤其是C/A碼信號更易受到干擾，并且隨著導(dǎo)航戰(zhàn)的發(fā)展對GPS的抗干擾已成為爭取導(dǎo)航資源的有效措施。因此，研究干擾環(huán)境下的GPS接收機(jī)設(shè)計(jì)具有重要意義。 本文首先簡要介紹了GPS信號的結(jié)構(gòu)及構(gòu)成，通過對GPS信號特征以及接收機(jī)抗干擾能力的分析，結(jié)合干擾對接收機(jī)的作用方式及效果，確定GPS最易受的干擾類型為阻塞式干擾，然后針對這種干擾類型提出了一種有效的抗干擾技術(shù)-----自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù)。接下來，著重研究了GPS接收機(jī)在此抗干擾技術(shù)前提下的若干抗干擾方法，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論。 研究過程中，通過對最佳化準(zhǔn)則和空域自適應(yīng)濾波的理解，首先對不同天線陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行了性能仿真和比較分析，然后在對稱圓形天線陣列的基礎(chǔ)上對空域自適應(yīng)算法進(jìn)行了仿真分析，針對其自由度有限的問題接著對空時(shí)濾波方法做了詳細(xì)討論，在7元對稱圓形陣列的基礎(chǔ)上仿真說明了二者各自的優(yōu)缺點(diǎn)。考慮到實(shí)際的干擾環(huán)境和本課題研究的初期階段，因此選用了適合本課題干擾環(huán)境的空域?yàn)V波方法，并對其自適應(yīng)算法進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，使得其抗干擾性能獲得了一定程度的改善。 最后，詳細(xì)說明了該接收機(jī)抗干擾模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)原理。詳細(xì)給出了頂層及各子模塊的設(shè)計(jì)流程與RTL視圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法的有效性。
標(biāo)簽： FPGA GPS 接收機(jī) 天線陣列
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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GPS（全球定位系統(tǒng)）是美國建立的高精度衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，高動態(tài)GPS接收機(jī)可應(yīng)用于衛(wèi)星、飛機(jī)、高速列車等許多場合。高動態(tài)給GPS信號帶來很大的多普勒頻移和多普勒頻移變化率，普通民用接收機(jī)無法正常工作。適用于高動態(tài)條件的接收機(jī)可以有效消除多普勒頻移及其變化率對信號接收的影響，提高導(dǎo)航定位精度。 本文在深入研究GPS的系統(tǒng)組成、工作原理以及信號格式的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究高動態(tài)條件下C/A碼和載波的捕獲與跟蹤方案。論文的主要工作如下： 1．深入研究擴(kuò)頻信號的各種捕獲算法，提出了一種適用于高動態(tài)的基于FFT的C/A碼快速捕獲算法； 2．研究擴(kuò)頻碼跟蹤和載波跟蹤技術(shù)，設(shè)計(jì)了載波輔助的碼跟蹤環(huán)路——數(shù)字延遲鎖定環(huán)（DLL）及一種叉積自動頻率跟蹤環(huán)（CPAFC）與科斯塔斯（Costas）環(huán)相結(jié)合的載波跟蹤方案，并在MATLAB環(huán)境下建立系統(tǒng)模型，對環(huán)路參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)； 3．初步完成了GPS接收機(jī)基帶處理模塊核心單元的FPGA設(shè)計(jì)和功能仿真。
標(biāo)簽： GPS 動態(tài) 接收機(jī) 接收
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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本課題深入分析了GPS軟件接收機(jī)基于FFT并行捕獲算法并詳細(xì)闡述了其FPGA的實(shí)現(xiàn)。相比于其它的捕獲方案，該方案更好地滿足了信號處理實(shí)時(shí)性的要求。 論文的主體部分首先簡單分析了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本原理，介紹了GPS系統(tǒng)的組成，詳細(xì)闡述了GPS信號的特點(diǎn)，并根據(jù)GPS信號的組成特點(diǎn)介紹了接收機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。其次，通過對GPS接收機(jī)信號捕獲方案的深入研究，確定了捕獲速度快且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度不是很高的基于FFT的并行捕獲方案，并對該方案提出了幾點(diǎn)改進(jìn)的措施，根據(jù)前面的分析，提出了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，利用MATLAB對該系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真的結(jié)果充分的驗(yàn)證了方案的可行性。接著，對于捕獲環(huán)節(jié)中的核心部分—FFT處理器，設(shè)計(jì)中沒有采用ALTERA提供的IP核，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的FFT處理器，并通過對一組數(shù)據(jù)在MATLAB中運(yùn)算得到結(jié)果和FPGA輸出結(jié)果相對比，可以驗(yàn)證該FFT處理器的正確性。再次重點(diǎn)分析了GPS接收機(jī)并行捕獲部分的FPGA具體實(shí)現(xiàn)，通過捕獲的FPGA時(shí)序仿真波形，證明了該系統(tǒng)已經(jīng)能成功地捕獲到GPS信號。最后，對全文整個(gè)研究工作進(jìn)行總結(jié)，并指出以后繼續(xù)研究的方向。 本課題雖然是對于GPS接收機(jī)的研究，但其原理與GALILEO、北斗等導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)相近，因此該課題的研究對我國衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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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(dǎo)航系統(tǒng)，其主要目的是解決海上、陸地和空中運(yùn)載工具的導(dǎo)航定位問題。GPS作為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，不僅具有全球、全天候、連續(xù)、高精度導(dǎo)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(dāng)今導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志。在GPS接收機(jī)中，為了得到導(dǎo)航電文并對其進(jìn)行解算，要完成復(fù)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(jìn)行跟蹤是研制GPS接收機(jī)的重要問題之一。本文在對GPS信號的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的分析后，結(jié)合FPGA的特點(diǎn)，對算法進(jìn)行設(shè)計(jì)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(gè)方面： 1.對GPS信號結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生原理進(jìn)行了深入地分析，并對GPS信號的調(diào)制機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)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(yùn)算后，再利用傅立葉反變換(IFFT)變換到時(shí)域。從而大大減少了計(jì)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(jìn)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(gè)不同相位序列進(jìn)行相乘，將相乘結(jié)果進(jìn)行累加，經(jīng)過處理將得到碼相位和當(dāng)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(jìn)行了仿真。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要是使用FPGA對整個(gè)GPS信號的捕獲及C/A碼的跟蹤進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，根據(jù)FPGA的特點(diǎn)，在不改變外部硬件設(shè)計(jì)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(jìn)行各種優(yōu)化設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同類型的GPS接收機(jī)的不同功能。
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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全球定位系統(tǒng)(GPS)可以向全球用戶提供位置、速度和時(shí)間信息，在航空、航天、海上及陸地等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為一種主要的導(dǎo)航手段。隨著空間定位技術(shù)的不斷發(fā)展，空間定位系統(tǒng)必將出現(xiàn)多元化。本文結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，以GPS定位系統(tǒng)為例，研究了衛(wèi)星定位技術(shù)中的GPS星座模擬器。 本文綜述了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的歷史，現(xiàn)狀及發(fā)展的方向,介紹GPS模擬器的研究發(fā)展?fàn)顩r。詳細(xì)研究了GPS衛(wèi)星信號傳輸理論和GPS衛(wèi)星定位原理。在此基礎(chǔ)上，提出GPS模擬器的理論模型和實(shí)現(xiàn)方法,研究了GPS星座模擬器的設(shè)計(jì)思路、組成模塊，分析各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)原理。在理論研究和分析的基礎(chǔ)上，提出模擬器的FPGA的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),以FPGA為平臺，用verilog硬件語言實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星信號的模擬，詳細(xì)研究了基帶模塊的實(shí)現(xiàn)方法,包括C/A碼產(chǎn)生模塊，導(dǎo)航電文合成模塊，碼轉(zhuǎn)換模塊。最后通過射頻模塊發(fā)出，完成衛(wèi)星信號的模擬。在信號測試部分，用示波器，頻譜儀，MATLAB程序?qū)δM信號進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證結(jié)果表明，設(shè)計(jì)滿足要求，達(dá)到預(yù)想目標(biāo)。
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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本文進(jìn)行了基于FPGA的GPS直序偽碼擴(kuò)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)和數(shù)字化硬件實(shí)現(xiàn)。論文首先對GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并對與數(shù)字化接收機(jī)直接相關(guān)聯(lián)的GPS信號中頻部分結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)要求進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，由此確定了數(shù)字化偽碼捕獲跟蹤接收機(jī)研制的具體要求，之后完成了接收機(jī)中頻數(shù)字化方案設(shè)計(jì)。同時(shí)對偽碼捕獲跟蹤后端的載波捕獲跟蹤的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了描述和分析。最后利用EDA工具在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了GPS數(shù)字化接收機(jī)的偽碼捕獲跟蹤。 受工作環(huán)境的制約，GPS衛(wèi)星接收機(jī)系統(tǒng)首先表現(xiàn)為功率受限系統(tǒng)，接收機(jī)必須滿足在低信噪比條件下工作。同時(shí)接收機(jī)與衛(wèi)星間高動態(tài)產(chǎn)生的多普勒頻率，給接收機(jī)實(shí)現(xiàn)快速捕獲帶來了難度。通過仿真分析，綜合了實(shí)現(xiàn)難度和性能兩方面因素，針對小信噪比工作條件提出了改進(jìn)型的序貫偽碼捕獲實(shí)施方案。同時(shí)按照捕獲概率和時(shí)間的要求，對接收機(jī)偏壓、上、下門限、NCO增益等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真分析，確定了捕獲的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案，偽碼跟蹤采用超前滯后環(huán)方案。捕獲完成后可使本地偽碼與接收偽碼的相對誤差保持在±1/4碼元范圍內(nèi)，而跟蹤環(huán)路的跟蹤范圍為±4/3碼元，保證了捕獲到跟蹤的可靠銜接，同時(shí)采用可變環(huán)路帶寬措施解決了跟蹤速度和精度的矛盾。 在數(shù)字化實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中，給出了詳細(xì)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案和分析，這樣在保證工作精度的同時(shí)盡量減少硬件資源的開銷，利用EDA工具，采用Veilog設(shè)計(jì)語言在Xilinx的VirtexII系列的XC2V500fg256的FPGA上完成數(shù)字化接收機(jī)偽碼捕獲跟蹤的實(shí)現(xiàn)，并在其開發(fā)平臺上對數(shù)字化接收機(jī)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，在給定的工作條件下達(dá)到了設(shè)計(jì)性能和指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： FPGA GPS 中頻 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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普通GPS接收機(jī)在特殊環(huán)境下，如在高樓林立的城市中心，林木遮擋的森林公路，特別是在隧道和室內(nèi)環(huán)境的情況下，由于衛(wèi)星信號非常微弱，載噪比（Carrier Noise Ratio，C/No）通常都在34dB-Hz以下，很難有效捕獲到衛(wèi)星信號，導(dǎo)致無法正常定位。惡劣條件下的定位有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，特別是在交通事故、火災(zāi)和地震等極端環(huán)境下，快速準(zhǔn)確定位當(dāng)事者所處位置對于降低事態(tài)損失和營救受傷者是極為重要的。歐美和日本等發(fā)達(dá)國家也都制定了相應(yīng)的提高惡劣條件下高靈敏度定位能力的發(fā)展政策。而高靈敏度GPS接收機(jī)定位的關(guān)鍵在于GPS微弱信號的處理。 本課題的主要研究內(nèi)容是針對GPS微弱信號改進(jìn)處理方法。針對傳統(tǒng)GPS接收機(jī)信號捕獲中的串行搜索方法提出了基于批處理的微弱信號捕獲方法,來提高低信噪比情況下微弱信號的捕獲能力，實(shí)現(xiàn)快速高靈敏度的準(zhǔn)確捕獲；針對捕獲微弱信號處理大量數(shù)據(jù)導(dǎo)致的運(yùn)算量激增，運(yùn)用雙塊零拓展(Double Block Zero Padding，DBZP)處理方法減少運(yùn)算量同時(shí)縮短捕獲時(shí)間。針對傳統(tǒng)GPS接收機(jī)延遲鎖相環(huán)跟蹤算法提出了基于卡爾曼濾波的新型捕獲算法，減小延遲鎖相環(huán)失鎖造成的信號跟蹤丟失概率，來提高惡劣環(huán)境下低信噪比信號的跟蹤能力，實(shí)現(xiàn)微弱信號的連續(xù)可靠跟蹤。通過提高GPS微弱信號的捕獲與跟蹤能力，進(jìn)而使GPS接收機(jī)在惡劣環(huán)境下衛(wèi)星信號微弱時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的定位與導(dǎo)航。 通過擬合GPS接收機(jī)實(shí)際接收到的原始數(shù)據(jù)，構(gòu)造出不同載噪比的數(shù)字信號，分別對提出的針對微弱信號的捕獲與跟蹤算法進(jìn)行仿真比較驗(yàn)證，結(jié)果表明，對接收機(jī)后端信號處理部分作出的算法改進(jìn)使得GPS接收機(jī)可以更好的處理微弱信號，并且具有較高的靈敏度和精度。文章同時(shí)針對提出的數(shù)據(jù)處理特征使用FPGA技術(shù)對算法主要的數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行了初步的構(gòu)架實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行了板級驗(yàn)證，結(jié)果表明，利用FPGA技術(shù)可以較好的實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)據(jù)處理功能。文章最后給出了結(jié)論，通過提出的基于批處理和基于DBZP方法的捕獲算法以及基于卡爾曼濾波的信號跟蹤算法，可以有效地解決微弱GPS信號處理的難題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微弱信號環(huán)境下的定位與導(dǎo)航。
標(biāo)簽： FPGA GPS 信號實(shí)時(shí)處理
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：變形金剛
隨著GPS(Global Positioning System)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其全球性、全天候、低成本等特點(diǎn)使得GPS接收機(jī)的用戶數(shù)量大幅度增加，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。但由于定位過程中各種誤差源的存在，單機(jī)定位精度受到影響。目前常從兩個(gè)方面考慮減小誤差提高精度：①用高精度相位天線、差分技術(shù)等通過提高硬件成本獲取高精度；②針對誤差源用濾波算法從軟件方面實(shí)現(xiàn)精度提高。兩種方法中，后者相對于前者在滿足精度要求的前提下節(jié)約成本，而且便于系統(tǒng)融合，是應(yīng)用于GPS定位的系統(tǒng)中更有前景的方法。但由于在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)定位濾波算法需要時(shí)間，傳統(tǒng)CPU往往不能滿足實(shí)時(shí)性的要求，而FPGA以其快速并行計(jì)算越來越受到青睞。 本文在FPGA平臺上，根據(jù)“先時(shí)序后電路”的設(shè)計(jì)思想，由同步?jīng)]計(jì)方法以及自頂向下和自下而上的混合設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。從GPS-OEM板輸出的定位信息的接收到定位結(jié)果的坐標(biāo)變換，最終到kalman濾波遞推計(jì)算減小定位誤差，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、快速、高精度的GPS定位信息采集處理系統(tǒng)，為GPS定位數(shù)據(jù)的處理方法做了新的嘗試，為基于FPGA的GPS嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。具體工作如下： 基于FPGA設(shè)計(jì)了GPS定位數(shù)據(jù)的正確接收和顯示，以及經(jīng)緯度到平面坐標(biāo)的投影變換。根掘GPS輸出信息標(biāo)準(zhǔn)和格式，通過串口接收模塊實(shí)現(xiàn)串口數(shù)掘的接收和經(jīng)緯度信息提取，并通過LCD實(shí)時(shí)顯示。在提取信息的同時(shí)將數(shù)據(jù)格式由ASCⅡ碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制整數(shù)型，實(shí)現(xiàn)利用移位和加法運(yùn)算達(dá)到代替乘法運(yùn)算的效果，從而減少資源的利用率。在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中，利用查找表的方法查找轉(zhuǎn)化時(shí)需要的各個(gè)參數(shù)值，并將該參數(shù)先轉(zhuǎn)為雙精度浮點(diǎn)小數(shù)，再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。根據(jù)高斯轉(zhuǎn)化公式的規(guī)律將公式簡化成只涉及加法和乘法運(yùn)算，以此簡化公式運(yùn)算量，達(dá)到節(jié)省資源的目的。 卡爾曼濾波器的實(shí)現(xiàn)。首先分析了影響定位精度的各種誤差因素，將各種誤差因素視為一階馬爾科夫過程的總誤差，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程、觀測方程和濾波方程，并基于分散濾波的思想進(jìn)行卡爾曼濾波設(shè)計(jì)，并通過Matlab進(jìn)行仿真。結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的卡爾曼濾波器收斂性好，定位精度高、估計(jì)誤差小。在仿真基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)基于FPGA的卡爾曼濾波計(jì)算。在滿足實(shí)時(shí)性的基礎(chǔ)上，通過IP核、模塊的分時(shí)復(fù)用和樹狀結(jié)構(gòu)節(jié)省資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)卡爾曼濾波，達(dá)到提高數(shù)據(jù)精度的效果。 設(shè)計(jì)中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676為硬件平臺，采用Verilog HDL硬件描述語言實(shí)現(xiàn)，利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布線，一共使用44438個(gè)邏輯資源，時(shí)鐘頻率達(dá)到100MHZ以上，滿足實(shí)時(shí)性信號處理要求，在保證精度的前提下達(dá)到資源最優(yōu)。Modelsim仿真驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的正確性。
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