本文關鍵詞：基于FPGA的微弱GPS信號捕獲跟蹤模塊設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著GPS導航應用的不斷普及,GPS導航接收技術(shù)也在不斷發(fā)展進步。傳統(tǒng)的GPS導航接收機在信號受遮擋的地區(qū),如室內(nèi),深山密林中或是隧道內(nèi)往往會因信號衰減大功率弱而無法正常完成導航定位工作。研制在微弱GPS信號條件下也能正常導航定位的接收機勢在必行。而捕獲和跟蹤模塊是導航接收機的關鍵模塊之一,其性能決定了接收機對信號接收定位的能力。研制弱信號導航接收機的關鍵便是研究微弱GPS信號捕獲跟蹤模塊。本文以Altera Cyclone4 FPGA作為實驗平臺,研究了GPS弱信號捕獲跟蹤的算法,并使用數(shù)字邏輯電路將算法予以實現(xiàn)。最后下載到FPGA上運行并在線驗證。文中主要做了以下三個方面的工作：(1)首先對國內(nèi)外GPS弱信號捕獲跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行了分析�；仡櫫瞬东@跟蹤技術(shù)的發(fā)展歷程,比較了幾種經(jīng)典捕獲跟蹤算法的性能優(yōu)劣。并對軟件接收機及硬件接收機的實現(xiàn)優(yōu)劣進行了分析。(2) 接著本文運用信號處理理論對GPS信號結(jié)構(gòu)、特點以及微弱GPS信號進行了分析建模。在此基礎上分析了GPS導航接收機的結(jié)構(gòu),針對弱信號接收需要克服的技術(shù)問題。并進一步研究了相應的弱信號捕獲跟蹤算法。本文采用了改進的PMF-FFT捕獲算法,并利用Matlab對算法性能進行了驗證。同時跟蹤模塊采用了卡爾曼濾波算法,并同樣在Matlab上進行了算法性能驗證。(3) 最后本文使用Verilog HDL在EDA工具上設計了捕獲跟蹤硬件模塊。并對其中的一些關鍵電路設計,如載波NCO,碼NCO,相關器,FFT單元,跟蹤環(huán)鑒相器,環(huán)路濾波器等進行了詳細闡述。使用仿真工具對電路系統(tǒng)進行了仿真,驗證了設計的模塊能夠正常工作。
【關鍵詞】：FPGA 弱信號 GPS 捕獲跟蹤
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN791;P228.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• CONTENTS9-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析13-15
• 1.2.1 弱信號捕獲算法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 弱信號跟蹤算法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要工作及結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 GPS信號特性與接收機結(jié)構(gòu)17-24
• 2.1 GPS信號分析17-21
• 2.1.1 L1信號結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.2 c/a碼特性18-20
• 2.1.3 信道分析20-21
• 2.2 微弱GPS信號分析21
• 2.3 GPS導航接收機結(jié)構(gòu)21-24
• 第三章 微弱GPS信號捕獲算法研究24-36
• 3.1 傳統(tǒng)捕獲算法原理24-27
• 3.1.1 串行搜索捕獲24-25
• 3.1.2 并行頻率搜索捕獲25-26
• 3.1.3 并行碼相位搜索捕獲26-27
• 3.2 弱信號捕獲算法研究27-30
• 3.2.1 相干積分28-29
• 3.2.2 非相干積分29
• 3.2.3 差分相干29-30
• 3.3 基于PMF-FFT的弱信號捕獲算法30-36
• 3.3.1匹配濾波器原理30-32
• 3.3.2 PMF-FFT 算法32-36
• 第四章 微弱GPS信號捕獲的FPGA設計36-47
• 4.1 軟硬件平臺36-38
• 4.1.1 FPGA簡介36-37
• 4.1.2 開發(fā)軟件簡介37-38
• 4.2 捕獲模塊電路設計38-47
• 4.2.1 乘法器設計39-40
• 4.2.2 加窗電路設計40
• 4.2.3 部分匹配濾波器設計40-41
• 4.2.4 FFT設計41-44
• 4.2.5 載波NCO及碼NCO設計44-47
• 第五章 微弱GPS信號跟蹤算法研究與FPGA實現(xiàn)47-56
• 5.1 GPS信號跟蹤原理47
• 5.2 傳統(tǒng)GPS信號跟蹤算法47-51
• 5.2.1 載波跟蹤環(huán)47-49
• 5.2.2 碼跟蹤環(huán)49-51
• 5.3 基于卡爾曼濾波器的弱信號跟蹤算法51-53
• 5.4 跟蹤算法的FPGA實現(xiàn)53-56
• 5.4.1 鑒相器模塊53-54
• 5.4.2 環(huán)路濾波器模塊54-55
• 5.4.3 載波環(huán)路55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻57-60
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文60-62
• 致謝6

【相似文獻】

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1 李衍達;為發(fā)展信號處理理論與應用而努力[J];中國科學院院刊;1994年01期

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1 張業(yè)強;基于FPGA的微弱GPS信號捕獲跟蹤模塊設計[D];廣東工業(yè)大學;2015年

  本文關鍵詞：基于FPGA的微弱GPS信號捕獲跟蹤模塊設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：468034