● 摘要
GPS卫星信号模拟器用来实时模拟不同条件下接收机天线端接收到的多路GPS卫星信号。由于能充分模拟动态载体运动过程中GPS接收机遇到的各种复杂情况,可以为GPS接收机特别是高动态接收机的研制开发、测试阶段提供仿真环境,同时也可用于系统级GPS仿真试验,设计部门可据此尽早发现问题,完善测量方案。目前该产品在国外价格高昂,而在国内尚属空白。因此研制具有自主产权的高动态GPS信号模拟器十分必要。 本课题属于北京航空航天大学202教研室的自研项目。随着数字信号处理(digital signal processing)和FPGA、高速A/D、D/A等器件水平的日益提高,给模拟器的设计提供了更为灵活的技术手段。本论文提出了用DSP加FPGA的PCB板结构,完全脱离PC,通过ARM嵌入式处理器来完成同用户的交互,进行各种参数的配置的设计方案, 并且完成了模拟器FPGA部分的电路设计与调试,以及与模拟器其它组成部分的联调。 在论文中,详细分析了单路GPS信号的产生原理、传播方程及多路GPS信号的表达方式,进而在数学模型的基础上,提出了具体的硬件实现方案。并详细介绍了FPGA的选择依据及设计方法,给出了FPGA中各个功能部件的实现方法。整个方案经过了原理图设计、制版和调试,依据实践经验,提出了电路设计中需要注意的问题,并分FPGA模块功能测试、软件接收机验证、硬件接收机验证三个阶段对模拟器进行了测试、验证。目前,由该模拟器产生的信号可以被商用硬件GPS接收机接收并达到较好的定位结果。
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