● 摘要
本论文从理论联系实践的角度出发，系统介绍了基于软件无线电技术架构的GNSS接收机集成开发平台的理论体系和研制方法，提出了一种通用的、灵活的和高效的系统级设计方案，并给出了相应的可实现性强、具有针对性的测试系统解决方案。本文结合我国“北斗二号”卫星导航系统接收机的开发经验，将在接收机开发过程中遇到的和可能遇到的各种问题作了较为深入和全面的分析，并总结了对于系统性能提升有重要意义的关键技术，同时给出了相应仿真结果，另外就接收机在智能交通系统中应用的相关关键技术做了详细阐述。论文主要工作从以下几个层面展开：从系统层面出发，以软件无线电思想为依据，全面分析各个功能模块在系统中所起到的作用，以及所需要的性能指标，并将关键模块和关键点的数学模型进行严密演算和推导，为系统最终实现建立理论基础。为了实现设计方案，并提高测量精度和动态性能，结合实际工作，总结和分析了对于接收机性能起决定作用的捕获和跟踪两方面的内容，以信号检测理论为基础给出了不同使用条件下的各种检测概率；以反馈控制理论为基础给出了不同环路的实现原理和提高性能的方法，而这些工作是系统实现的前提。本着掌握核心技术的思路，详细论述了系统基带信号处理芯片的设计和实现方法，并给出了详细模型分析和指标论证。这项研究成果业已成功运用到了GPS系统接收机的开发上，结束了关键技术与器件依赖国外产品的尴尬局面，同时也已经成功用于我国“北斗二号”接收机的开发之中，取得了满意的效果。进而提出了SOPC（可编程片上系统）设计规划，以及SOC（片上系统）实现中非常重要的验证步骤。为了提高系统整体性能，详细分析和论述了在数字信号处理中可以采用的方法和概念，将与相关间距有关的内容作了较为全面的总结，用仿真结果定量分析了性能提升程度，以及相应负面影响。结合实际开发工作，用演算推导的方式论述了相应关键技术的实现方法。提出了系统整体测试方案，从三个不同层面逐一分析层次验证的方法和目的，结合大量仿真和测试结果分析了影响系统性能的因素。在系统级测试中引入了模拟器进行多种整机性能指标验证。GPS接收机和“北斗”接收机的开发为丰富测试手段积累了宝贵的经验。研制了一种用于智能交通系统中的GPS/INS组合导航车载系统，数据传输方式从SMS（短消息）模式升级为GPRS（通用无线分组业务）模式，无论从实时性和高效性方面都得到了大幅提高。运用于天津公交公司车辆之后，数据监测和分析表明，系统从误码率、延迟率和丢包率方面都达到了满意效果。这些重要的研究和开发工作所积累的经验，必将对多系统兼容的GNSS软件接收机开发和验证提供有力的技术支持，而核心技术的掌握对于我国自行开发卫星导航系统具有重要参考价值。