GPS接收机基带信号处理模块的FPGA实现

论述在GPS接收机三个功能模块中基带信号处理模块的具体作用。利用FPGA技术的先进性和软件无线电技术的灵活性开发出具有自主知识产权的功能模块。介绍其设计实现,着重于伪码生成器和NCO的实现,同时给出相关的仿真结果。     

一种高动态GPS软件接收机方案研究

为了提高GPS接收机的捕获速度和跟踪精度,改善其动态适应性能,提出了一种GPS软件接收机方案.首先采用延迟、累积捕获结构搜索C/A码起始点,引入延迟累加器辅助频谱分析实现各卫星多普勒频移成分的分离、估计,将传统的二维捕获过程简化为两个一维搜索过程,提高了捕获速度;然后采用多重辅助结构的跟踪环路,提高载波、伪码频率和相位的跟踪精度.通过对GPS实测数据和高动态模拟数据进行仿真实验,验证了该软件接收机方案的有效性.     

高动态GPS接收机的设计

介绍全数字的高动态GPS接收机设计思路，给出一种基于DSP技术的全数字、模块式C／A码高动态GPS接收机设计方案。     

GPS基带信号源的数字模拟实现

首先对GPS信号产生原理进行了分析,然后给出了一种基带数字信号源的产生方法,即用码发生器产生伪随机码,先和导航数据进行调制,再调制上用DDS产生的载波信号,最终形成一颗或多颗GPS卫星信号.该方法用FPGA实现,不仅可以模拟GPS卫星信号的特性,而且考虑到调试接收机的动态捕获性能,信号源中还模拟了信号在运动状态下的情况.该方法为接收机基带信号处理部分的调试节省了大量的时间,针对基带部分提供信号源,减少了调试中其他因素(例如射频部分)的错误而带来的干扰.     

惯性信息辅助高动态接收机捕获问题的研究

高动态环境为GPS接收机快速捕获信号带来了困难,通过外部的惯性信息辅助,接收机能预先估算高动态栽体产生的多普勒频移,缩小频率搜索范围,减小捕获时间.本文在GPS信号捕获原理的基础上,介绍了多普勒和码偏移误差对检测概率的影响,给出了惯性信息辅助接收机捕获的方法,着重分析了GPS接收机在冷启动和温启动的情况下有惯性辅助和无惯性辅助的平均捕获时间.结果表明在高动态环境下采用惯性信息辅助GPS接收机捕获的方法可以明显地减少接收机捕获的时间,提高接收机捕获的性能.     

双模GNSS接收机中可重构FFT处理器设计

在双模GNSS接收机中,GPS和BD2卫星的PN码长度不同,造成接收机中的捕获通道不能通用。提出一种可重构的FFT实现方法,利用1024点FFT以及可复用的基2/基4处理单元组成可重构FFT,实现2048点FFT或4096点FFT,使得接收机能够利用同一个FFT模块捕获GPS信号或BD信号,从而节省了接收机的硬件资源。同时可通过复用FFT的方法共用捕获通道,为提高捕获速度和精度提供硬件基础。     

有多少北斗芯片,值得我们期待?

一、前言卫星导航接收机的硬件系统主要由天线单元、射频单元、基带处理单元、微处理器和电源等模块组成。随着超大规模集成电路和数字信号处理技术的发展,原来的分立元件的接收机设计成芯片,使得体积、功耗、重量、成本进一步降低,性能进一步提高。卫星导航接收机专用芯片组的核心部件包括射频信号处理芯片(射频芯片)、基带信号处理芯片(基带芯片)和微处理器芯片。将射频芯片、基带芯片和微处理器合而为一的单芯片可以提高     

一种新型卫星接收机基带仿真研究

描述了一种新型的卫星接收机基带结构仿真与验证,基带结构设计采用双模态结构:一个仅仅用来执行搜索功能,该搜索采用频域的搜索方法;另一个执行搜索和跟踪功能,为了使搜索和跟踪使用同一基带结构,搜索采用时域的搜索方法.在基带结构验证中,码跟踪环采用简单的延迟锁定环DLL,而载波跟踪环采用二阶锁相环PLL.基于GPS中频信号采样采集实际GPS数据,对卫星接收机基带即搜索和跟踪进行了验证.测试结果证明所设计基带结构是有效的,使得用户在微弱信号处理、多路径处理和发展新的算法等方面具有更大的灵活性,为实际的高性能硬件GPS接收机设计提供了重要的基础.     

GNSS-R延迟映射接收机相关器设计

介绍基于Altera公司EP2S60 FPGA芯片的GNSS-R接收机相关器的设计与实现。根据反射信号的接收处理特点,相关器中反射通道在镜面反射点配置信息基础上滑动一定范围的码片数以及多普勒频移,以得到反射信号时延/多普勒二维相关功率。此外还重点介绍NCO模块、EMIF接口模块。试验结果表明本地码、载波生成准确,在DSP配置下相关器可正确得到反射信号相关功率。     

扩频信号快捕算法硬件设计与实现

为提高扩频信号捕获门限及伪码相位捕获准确度 ,在多通道并行捕获技术的基础上介绍块匹配算法和单点多次平滑算法两种相关峰检测方法 ,并在以 FPGA和 DSP为核心的单板系统上实现。其中单点多次平滑算法已应用于工程实际中的软件数据处理算法。实践表明 ,该方法有效地提高了检测门限 2 d B。在 FPGA数字电路设计实现中 ,提出了多个并行捕获通道共用一个载波 NCO,一个伪码 NCO及伪码产生器的方法 ,大大节省了硬件资源 ,在规模为 1.6万门的 FPGA芯片内共设计码并行快捕通道 12 8个。     

基于无向图的SoC软硬件划分方法

软硬件划分是SoC软硬件协同设计中的重要步骤之一。针对软硬件划分问题,提出一种基于无向图的软硬件划分方法,将软件成本和硬件成本设定为网络图的节点,将功能模块间的通讯成本设定为无向的边,从而将芯片的软硬件划分问题归结为基于无向图理论的多目标优化求解的问题。仿真结果证明,该方法在算法效率上优于GA算法和KL算法。并且设计研制了FPGA测试平台,实现软硬件并行开发,提高了基带芯片开发的效率。以BDS/GPS双模基带芯片为例,对本方法进行了具体实施,为基带芯片的软硬件划分设计提供了理论依据。     

一种应用于导航接收机的高动态低功耗AGC系统设计

设计一种可应用于GPS/BDS兼容导航接收机的自动增益控制系统。在SMIC 0.18μm CMOS工艺下,可编程增益放大器动态范围达到59d B,系统输出功率误差不超过3.671d Bm。     

高动态条件下SINS信息在GPS软件接收机信号捕获中的应用

目前卫星信号捕获主要采用自主搜索算法,在高动态环境下,由于信号存在较大的多普勒频移,且变化较为剧烈,导致自主搜索算法搜索范围变大、时间延长,通常不能满足高动态条件下的应用要求.本文在SINS/GPS松组合框架下,基于软件接收机的灵活性,利用SINS信息,使用FFT方法(并行码相位搜索算法)实现GPS信号的捕获,得到一种外部信息辅助搜索算法.仿真实验证明该搜索算法可快速有效地实现高动态GPS信号的捕获.该算法同样适用于GLONASS及我国的北斗卫星导航系统.     

基于动力学轨道外推的星载辅助GPS快速搜索方法

星载GPS接收机广泛应用于卫星实时导航定位、定时。只要捕获到至少4颗可见GPS卫星,GPS接收机就能完成一次定位。但由于星载GPS接收机处于高动态运动状态,无法接收外界辅助信息,因此大部分星载GPS接收机仍然采用轮询搜索方法对所有GPS卫星进行捕获,导致定位时间长。在此背景下,提出一种星载辅助GPS(AGPS)快速搜索方法,通过减少捕获次数来缩短定位时间。方法以卫星轨道运动规律为辅助信息,基于动力学轨道外推预测星载GPS接收机的概略位置,然后通过计算俯仰角实时判断GPS卫星对星载GPS接收机是否可见。星载GPS接收机可以优先捕获可见的GPS卫星,从而减少捕获次数,缩短定位时间。仿真结果表明,相比于轮询搜索、决策树搜索方法,为搜索到相同颗可见GPS卫星,星载辅助GPS快速搜索方法需要的捕获次数最少;并且,随着轨道高度增加,星载辅助GPS方法需要的捕获次数增加得最慢。     

基于CUDA的GPS信号快速捕获

为实现基于PC平台的GPS软件接收机C/A码信号快速搜索,提出了一种由GPU完成信号搜索计算的快速实现方法。该方法以基于FFT的码相位并行搜索算法为基础,通过CUDA编程,由GPU完成主要的计算任务,实现了信号搜索在GPU上的并行计算。最后,将该方法与在CPU上实现的捕获方法进行了比较测试,结果表明：新方法的捕获速度显著提高,冷启动条件下,搜索全部32颗卫星只需1.653秒,为GPS软件接收机的实时化提供了重要保证。
     

一种GPS系统P码直接捕获策略分析

GPS的 P码信号具有很强的抗干扰和保密能力 ,实现 P码的直接捕获对 GPS系统的军事用户及我国未来发展自己的卫星定位系统具有重要意义。针对 GPS系统 P码信号多普勒频移大、码周期长和速率高的特点 ,提出了时域 -频域联合、串行 -并行混合的捕获策略 ,介绍时域 -频域联合捕获和串行 -并行混合捕获方法的基本原理和工作方式 ,在此基础上对两方案的捕获性能进行了分析。     

高动态环境INS辅助GPS载波跟踪算法研究

载波跟踪技术是GPS软件接收机的关键技术之一,载波跟踪算法在很大程度上决定了GPS软件接收机的性能.本文基于一种典型载波跟踪环的结构,分析了锁相环(PLL)的工作原理及动态性能,并在此基础上设计了一种INS辅助的GPS载波跟踪算法.仿真结果表明和PLL相比.所设计的INS辅助GPS载波跟踪算法能够在保证GPS载波跟踪环路滤波器带宽足够窄的情况下,可以有效地增加环路带宽,从而加大了环路捕获带宽,提高了环路的捕获性能;所设计的INS辅助GPS载波跟踪算法适用于机动性较高的载体.     

GPS中频信号处理的Simulink实现

基于M atlab/S imu link软件,设计实现了GPS接收机的核心部分之一的数字中频信号处理模块的仿真模型。模型可实现中频信号的捕获、跟踪和解调处理。给出在所模拟的信号源输入条件下的处理结果,结果表明模型的设计正确可行。模块可以为各种新的GNSS高性能信号处理方法的设计和评估提供一个可视化的研究平台。     

小型化GPS接收机

首先介绍小型化 GPS 接收机的设计思想、数字化、按功能分配集成芯片模块、射频,中频电路采用 MMIC,数字电路采用 VHSIC/VLSI 等。给出接收机的组成。然后讨论合成 MMIC 信号处理蕊片、多功能接口蕊片及数字处理芯片等。软件用 Ada 语言编写,文中列出软件的主要功能。     

多径干扰下GPS/INS跟踪环路的一种高斯码相位鉴别器

针对载体在多径信号的影响下,传统码相位鉴别器不能实时有效鉴别出码相位误差,提出一种高斯码相位鉴别器构建方法。在GPS/INS深组合模式中,接收机码相位鉴别器的构建将改变传统设计方法。INS系统利用GPS接收机产生的即时码相位信息,建立INS系统码相位鉴别器,该INS码相位鉴别器用于辅助GPS接收机码相位鉴别器,构建高斯码相位鉴别器,有效降低码相位跟踪误差。仿真结果表明,与传统的码鉴相器相比,高斯码相位鉴别器减小了噪声方差,能有效提高鉴相精度,从而在多径干扰下提高定位精度。