基于MSP430和FPGA的MODIS信號(hào)基帶數(shù)字接收模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、TERRA和AQUA是美國(guó)EOS（地球觀測(cè)系統(tǒng)）中兩顆重要的衛(wèi)星，MODIS（中分辨率成像光譜儀）是搭載在TERRA和AQUA上的一個(gè)重要的傳感器。它是衛(wèi)星上唯一將實(shí)時(shí)的地球觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)X波段向全世界直接廣播，并可以免費(fèi)接收的星載儀器。MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品對(duì)氣象、農(nóng)業(yè)、軍事和對(duì)地觀察等應(yīng)用有重大意義。目前，國(guó)內(nèi)廠家及科研機(jī)構(gòu)對(duì)EOS接收系統(tǒng)還處于調(diào)研、技術(shù)儲(chǔ)備和前期開(kāi)發(fā)階段，而國(guó)外進(jìn)口的整套系統(tǒng)造價(jià)非常昂貴，因此自主開(kāi)發(fā)MODIS數(shù)據(jù)的接

2、收系統(tǒng)變得非常必要。針對(duì)于此，本文提出基于MSP430單片機(jī)和FPGA的MODIS信號(hào)基帶數(shù)字接收的開(kāi)發(fā)，通過(guò)基帶的解調(diào)、解碼等技術(shù)來(lái)恢復(fù)MODIS原始數(shù)據(jù)。
　　本文的主要研究工作有以下幾點(diǎn)：
　　1、針對(duì)MODIS信號(hào)的數(shù)據(jù)格式和衛(wèi)星發(fā)送端的處理過(guò)程，結(jié)合衛(wèi)星通信系統(tǒng)的知識(shí)，提出了一種MODIS信號(hào)的接收方案。闡述了MODIS信號(hào)接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，并重點(diǎn)研究基帶數(shù)字接收模塊的設(shè)計(jì)。
　　2、闡述了數(shù)字基帶接收技術(shù)

3、中的模數(shù)轉(zhuǎn)換、QPSK數(shù)字解調(diào)，R-S碼，分組交織，卷積碼編解碼的原理，給出了整個(gè)基帶數(shù)字接收模塊的設(shè)計(jì)方案，并利用意法半導(dǎo)體公司的STV0299B數(shù)字解調(diào)解碼芯片和Xilinx公司FPGA芯片XC3S2000研制了實(shí)時(shí)的基帶接收的硬件電路。
　　3、通過(guò)2IC總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)MSP430F169單片機(jī)對(duì)STV0299B的控制，完成數(shù)字解調(diào)等功能。
　　4、在FPGA中實(shí)現(xiàn)了幀同步、解交織器、R-S譯碼器等模塊的設(shè)計(jì)，并且在R-

4、S譯碼算法的設(shè)計(jì)中引入了流水線機(jī)制，提高了譯碼的效率。
　　5、完成了MODIS信號(hào)基帶數(shù)字接收模塊的全部硬件設(shè)計(jì)和軟件算法的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)與PC的連接，結(jié)合PC端的MATLAB軟件環(huán)境形成一個(gè)測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)。
　　在方案中，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)程序的FPGA軟件仿真，驗(yàn)證了模塊設(shè)計(jì)的正確性。結(jié)合PC端的測(cè)試平臺(tái)，按照MODIS的數(shù)據(jù)格式和預(yù)處理方法進(jìn)行模塊的測(cè)試，根據(jù)MATLAB讀取的數(shù)據(jù)和誤碼率分析，證明MODIS基帶數(shù)字接收模塊達(dá)到