基于FPGA的偽GPS衛(wèi)星信號的研究與實現(xiàn).pdf

1、自六十年代底，美國軍方提出了NAVSTAR GPS的概念以來，如今GPS系統(tǒng)已經(jīng)滿足了當時提出的最佳定位系統(tǒng)標準。由于GPS系統(tǒng)可以向無限個用戶提供精確的PVT(三維位置、速度、時間)，所以它具有極其廣泛的應用。然而，GPS系統(tǒng)的高精度、可靠性、信息完整度等諸多優(yōu)越性是建立在至少四顆可視SV(GPS空間衛(wèi)星)的空間幾何分布與其射頻編碼信號的完整性與可靠性之上的，因此，GPS接收機會在某些相對封閉的場所(如鋼架結構廠房、隧道、封閉的寫字樓

2、等等)中失去正常的功能。另外、盡管美國軍方采用的是GPS系統(tǒng)中的精密定位服務(PPS，一般民用系統(tǒng)為標準定位服務即SPS)，采用了反欺騙(Antispoofing，AS)和選擇可用性(Selective Availability，SA)的兩種加密特性來實現(xiàn)加密(SA已于2000年5月1日停用)，但研究GPS編碼信號是制造干擾器的必要手段，可以利用偽衛(wèi)星模擬GPS星座，干擾和誤指揮敵方設備進行錯誤導航。所以研究GPS偽衛(wèi)星和編碼是非常有必

3、要的。 本方案的設想是對于GPS雙頻信號的完全模擬，那么就需要對GPS真實信號進行詳細的研究和剖析。本篇文章主要是針對GPS數(shù)字信號的編碼、導航電文的解析、以及硬件的實現(xiàn)進行的研究。這些是實現(xiàn)GPS偽衛(wèi)星的必要過程和方法。文章的第一章介紹GPS導航系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀以及未來GPS信號的發(fā)展趨勢，第二章詳細研究GPS信號的偽隨機序列碼(C/A碼和P碼)和直接序列擴頻技術(DSSS)。第三章是關于導航電文的詳細介紹，對于導航電文的研究

4、是實現(xiàn)偽衛(wèi)星的關鍵所在，因此需要細化到每一個比特加以說明。第四章是方案的實現(xiàn)方法和調試結果，在本章中也包含了部分的程序代碼和仿真圖形。 本方案的核心芯片是采用ALTERA公司的Cyclone II系列FPGA，EP2C50208C8。該芯片資源豐富含有4608個邏輯單元(LE)、142個用戶IO腳、117K的RAM另外加上2個PLL為系統(tǒng)提供了強大的硬件支持。利用VerilogHDL語言來完成C/A碼和P碼的發(fā)生和系統(tǒng)的控制，導