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《基于FPGA的高動(dòng)態(tài)GPS信號實(shí)時(shí)捕獲設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第31卷第4期2013年8月中國民航大學(xué)學(xué)報(bào)JOURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINAV01.31NO.4August2013基于FPGA的高動(dòng)態(tài)GPS信號實(shí)時(shí)捕獲設(shè)計(jì)胡鐵喬,孟田田(中國民航大學(xué)電子信息與工程學(xué)院,天津300300)摘要:提出了一種高動(dòng)態(tài)環(huán)境下GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)捕獲的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)方案。此方案針對高動(dòng)態(tài)環(huán)境下GPS接收機(jī)對信號捕獲速度的要求和當(dāng)前硬件平臺,在平均采樣預(yù)處理后,選取5組數(shù)據(jù)中的2組進(jìn)行捕獲,以捕獲精度的較小降低為代價(jià)實(shí)現(xiàn)單顆GPS衛(wèi)星信號的實(shí)時(shí)捕獲。通過對高動(dòng)態(tài)環(huán)境下模擬信號捕獲過
2、程的仿真和硬件實(shí)現(xiàn).驗(yàn)證了此種捕獲方法的正確性和可行性。關(guān)鍵詞:實(shí)時(shí)捕獲:高動(dòng)態(tài);GPS接收機(jī);FPGA中圖分類號:TN911.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1674—5590(2013)04—0027—05DesignforfastacquiringofhighdynamicGPSsignalbasedonFPGA/HUTte—qiao.MENGTian-tian(CollegeofElectronicandInformationEngineering,CAUC,Tianjin300300,China)Abstract:Arealizationsch
3、emeofhardwarereceiversystemusingforthefastacquiringofhighdynamicGPSsignalispro·posed.AccordingtotheacquiringspeedrequirementsoftheGPSreceiverandthehardwareplatform,thisschemechooses2setsofaveragesamplesamong5setsaftertheaveragingsamplingtechniqueprocessing.Itrealizesthereal-ti
4、meacquiringofthesinglesatelliteGPSsignalsincostofsmallaccuracydecline.Thesimula—tionresultsandthehardwareimplementationresultsofthehighdynamicGPSsignalshowthevalidityandthefeasibilityofthemethod.Keywords:real-timeacquiring;highdynamic;GPSreceiver;FPGA全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsy
5、stem,GPS)可以為用戶提供三維位置、速度和時(shí)間基準(zhǔn)【1]。高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)的應(yīng)用涉及到航天、航空和軍工等敏感領(lǐng)域,設(shè)計(jì)高性能的高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)成為多數(shù)研究所和高校研究的重點(diǎn)。在國外,1983年JPL(美國噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室)首先對高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的GPS應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了研究∞。目前美國JAVA、GARMIN等公司已生產(chǎn)出性能相當(dāng)可靠的高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)。但由于高動(dòng)態(tài)GPS信號接收系統(tǒng)在眾多領(lǐng)域有重大應(yīng)用,該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)對中國是嚴(yán)格封鎖的。隨著FPGA技術(shù)的迅猛發(fā)展,可以用FPGA作為基帶處理芯片,由于FPGA可編程實(shí)現(xiàn),提高了接收機(jī)的軟件化程度,
6、能更加靈活地運(yùn)用于各種領(lǐng)域。1高動(dòng)態(tài)GPS信號捕獲原理1.1捕獲的基本原理GPS信號捕獲的目的是檢測接收到的信號中是否含有某顆衛(wèi)星信號,如果存在某顆星的GPS信號,則計(jì)算出GPS衛(wèi)星信號的碼相位和載波頻率,并送人跟蹤環(huán)路做進(jìn)一步處理,最終完成三維定位。捕獲部分是接收機(jī)進(jìn)行信號處理和導(dǎo)航解算的基礎(chǔ)。在接收機(jī)中,接收機(jī)采集的來自第k顆衛(wèi)星信號的C/A碼部分為S‘(t)=A‘Ck(t)礦(t)COS(21T^£+01)(1)其中:A‘為振幅;∥為導(dǎo)航數(shù)據(jù);∥為C/A碼;fl為載波頻率。要獲得導(dǎo)航數(shù)據(jù),首先利用C/A碼的相關(guān)特收稿日期:2012—06—07
7、:修回日期:2012一ll—13基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61172112;61179064);天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目一民航科技專項(xiàng)(10zCKFGx04000);中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(zxH2009A003;ZXH2012M006)作者簡介:胡鐵喬(1970一),男,河南洛陽人,副教授,碩士,研究方向?yàn)樽赃m應(yīng)陣列信號處理,衛(wèi)星導(dǎo)航等.一28一中國民航大學(xué)學(xué)報(bào)2013年8月性,令Sk(£)同本地產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼相乘,剝除擴(kuò)頻碼(即C/A碼),然后再利用與sk(£)載波頻率相同的本地載波信號剝除載波部分。而要產(chǎn)生與st(£)完全匹配的偽
8、隨機(jī)碼和本地載波信號,就需要知道C/A碼的碼相位以及載波頻率。捕獲過程就是要獲得輸入信號C/A碼的起始點(diǎn)(相位)和載波頻率