基于FPGA+ARM的GPS-BDII接收機設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、位置與導(dǎo)航服務(wù)是目前最大最熱門的信息產(chǎn)業(yè)之一。多年前美國就建立了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)簡稱GPS(即Global Position System的簡稱)。目前GPS是整個衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域中技術(shù)和市場最成熟的系統(tǒng)，有一家獨大之勢。俄羅斯、歐盟及中國等國家也都在很努力的建設(shè)自己的導(dǎo)航定位系統(tǒng)并完善其產(chǎn)業(yè)鏈。我國自主設(shè)計研發(fā)的導(dǎo)航系統(tǒng)為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡稱BD(即BeiDou navigation satellite system的簡稱),目前第二代北

2、斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDII)還處于可以實現(xiàn)基本定位的初期建設(shè)階段，所以是當(dāng)前研究的熱點。目前市面上的BDII接收機芯片還非常少，技術(shù)不很成熟，性能也不是特別好，所以研發(fā)一個硬件接收機原型機方案顯得具有十分重要的意義。采用FPGA+ARM的方案是一種比較合適的原型機方案選擇。
　　本文介紹了基于FPGA+ARM的GPS/BDII民用信號硬件接收機的設(shè)計與實現(xiàn)方法。首先，介紹了整個GPS/BDII接收機的相關(guān)背景、理論知識及其所需處理流

3、程。接著介紹了 GPS/BDII接收機的硬件電路設(shè)計，包括天線及射頻相關(guān)電路及FPGA與ARM的相關(guān)電路設(shè)計。然后介紹了FPGA部分所完成部分，即捕獲和跟蹤等步驟的功能的原理與實現(xiàn)。最后介紹了ARM部分所完成的功能、算法仿真及實現(xiàn)。整個過程以信號處理流程為主線，依次詳細(xì)介紹了衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號的接收、放大、濾波、下變頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換、捕獲、跟蹤、位同步、幀同步及定位解算等信號處理步驟的理論及實現(xiàn)。衛(wèi)星導(dǎo)航信號的捕獲與跟蹤一直是接收機技術(shù)研究的

4、熱點，本文探討了一種比較前沿的基于FFT的并行碼相位捕獲方法的MATLAB仿真、Verilog功能仿真及其在FPGA中的實現(xiàn)效果，并介紹了實現(xiàn)過程中的一些改進(jìn)。跟蹤環(huán)節(jié)采用的是二階鎖頻環(huán)輔助三階鎖相環(huán)的載波跟蹤環(huán)路以及基于延遲鎖定環(huán)的碼相位跟蹤環(huán)路，本文闡述了該方法在 FPGA中的具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)及優(yōu)化改進(jìn)。ARM處理器主要負(fù)責(zé)過程控制、電文解析及定位解算等等處理流程。探討和論證了各個軟硬件模塊的正確性，測試了該接收機性能，與市面上較優(yōu)秀的