基于FPGA+ARM的GPS-BDII接收機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)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(guó)就建立了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)簡(jiǎn)稱GPS(即Global Position System的簡(jiǎn)稱)。目前GPS是整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域中技術(shù)和市場(chǎng)最成熟的系統(tǒng)，有一家獨(dú)大之勢(shì)。俄羅斯、歐盟及中國(guó)等國(guó)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(guó)自主設(shè)計(jì)研發(fā)的導(dǎo)航系統(tǒng)為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)稱BD(即BeiDou navigation satellite system的簡(jiǎn)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(shí)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(diǎn)。目前市面上的BDII接收機(jī)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(gè)硬件接收機(jī)原型機(jī)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(jī)方案選擇。
　　本文介紹了基于FPGA+ARM的GPS/BDII民用信號(hào)硬件接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。首先，介紹了整個(gè)GPS/BDII接收機(jī)的相關(guān)背景、理論知識(shí)及其所需處理流

3、程。接著介紹了 GPS/BDII接收機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)，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(jì)。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(shí)現(xiàn)。最后介紹了ARM部分所完成的功能、算法仿真及實(shí)現(xiàn)。整個(gè)過(guò)程以信號(hào)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(hào)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(hào)處理步驟的理論及實(shí)現(xiàn)。衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的捕獲與跟蹤一直是接收機(jī)技術(shù)研究的

4、熱點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)效果，并介紹了實(shí)現(xiàn)過(guò)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(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)及優(yōu)化改進(jìn)。ARM處理器主要負(fù)責(zé)過(guò)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(gè)軟硬件模塊的正確性，測(cè)試了該接收機(jī)性能，與市面上較優(yōu)秀的