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试析基带基于FPGAGPS基带处理器和设计学术

收藏本文 2024-04-18 点赞:29463 浏览:133918 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:近年来,随着智能手机以及平板电脑的兴起,导航定位已经成为便携式电子设备的必备功能。与专用的GPS接收机相比,嵌入到便携式电子设备的GPS接收机能够调用的计算资源更少,另一方面随着人们对接收机的要求不断提升,更复杂的导航定位算法被运用到便携式电子设备上,这也对便携式电子设备的计算资源提出了更高的要求。在传统的GPS接收机中,基带信号处理的相关器通常采取硬件电路实现而跟踪环路则采取通用处理器来实现。为了缓解嵌入式GPS接收机面对的计算资源相对短缺的不足,本论文在FPGA平台上探讨设计一个GPS基带处理器,将GPS基带信号处理所需的相关器和跟踪环路集成到单个专用处理器中,以减轻通用处理器的负担。本论文首先利用matlab平台对GPS基带信号处理的捕获跟踪算法进行浅析比较,并综合性能、硬件实现难度以及耗费资源等因素考虑设计了合适的捕获跟踪算法案例。然后根据算法案例设计具体的电路模块来实现GPS卫星信号的自动搜索,捕获,跟踪等基带处理功能。最后以modelsim为仿真工具对基带整体功能进行功能仿真,以FPGA为验证平台进行调试修改,最终实现GPS基带处理器的优化设计。关键词:GPS论文基带处理器论文捕获论文跟踪论文FPGA论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-7

    目录7-11

    第一章 绪论11-14

    1.1 背景与作用11

    1.2 国内外探讨近况11-12

    1.3 论文探讨主要内容以及安排12-14

    第二章 GPS 卫星信号接收机概述14-20

    2.1 GPS 系统概述14-15

    2.1.1 GPS 系统组成14

    2.1.2 GPS 定位原理14-15

    2.2 GPS 信号的基本结构15-18

    2.2.1 GPS 信号中的载波16

    2.2.2 GPS 信号中的伪随机码16-18

    2.2.3 GPS 信号中的导航电文18

    2.3 GPS 接收机的架构18-19

    2.4 本章小结19-20

    第三章 GPS 基带信号处理算法以及案例设计20-37

    3.1 GPS 接收机基带处理概述20

    3.2 GPS 信号的捕获20-23

    3.2.1 时域串行搜索捕获算法20-21

    3.2.2 频域频率空间并行搜索捕获算法21-22

    3.2.3 频域伪码相位并行搜索捕获算法22-23

    3.3 GPS 信号的跟踪23-30

    3.3.1 锁相环的基本原理23-25

    3.3.2 载波跟踪环25-28

    3.3.3 伪码跟踪环28-30

    3.4 GPS 基带信号处理案例设计30-36

    3.4.1 捕获案例设计30-31

    3.4.2 跟踪环路案例设计31-36

    3.5 本章小结36-37

    第四章 GPS 基带处理器的 FPGA 实现37-58

    4.1 GPS 基带处理器的整体规划设计37-39

    4.1.1 基带处理器参数37

    4.1.2 基带处理器系统时钟37-38

    4.1.3 基带处理器系统架构38-39

    4.2 基带相关器设计39-45

    4.2.1 载波数控振荡器39-41

    4.2.2 伪码数控振荡器41

    4.2.3 伪码发生器41-43

    4.2.4 混频器43-44

    4.2.5 积分清零器44-45

    4.3 跟踪环路以及功率检测模块设计45-53

    4.3.1 CORDIC 算法概述45-48

    4.3.2 PLL 鉴相器以及功率检测模块设计48-50

    4.3.3 FLL 鉴频器设计50

    4.3.4 DLL 鉴相器设计50-51

    4.3.5 环路滤波器设计51-53

    4.4 功率判决电路53

    4.5 位同步滤波电路设计53-54

    4.6 通道状态制约电路设计54-55

    4.7 卫星号分配电路设计55-56

    4.8 相关信息输出56

    4.9 本章小结56-58

    第五章 GPS 基带处理器的仿真验证58-61

    5.1 基带处理器的功能仿真58-59

    5.2 基带处理器板级调试验证59-60

    5.2.1 验证平台介绍59

    5.2.2 基带功能在线验证59-60

    5.3 本章小结60-61

    第六章 总结与展望61-62

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