● 摘要
GNSS软件接收机在卫星导航定位系统尤其是用户接收机的设计验证中占据重要地位,其全新的软件无线电设计思想与体系结构,突破了以往接收机功能单一、可扩展性差和以硬件为核心的设计局限,使其具有硬件的可重用性、软件的可升级性和功能的可配置性,成为卫星导航接收机的发展方向。本文基于软件无线电设计思想给出了基于DSP+FPGA的新一代GNSS接收机基带信号处理硬件平台设计,重点说明了该平台的硬件实现结构,对FPGA中相关器的实现和DSP软件实现进行了阐述。另外作为接收机中频信号处理的重要组成部分,卫星信号捕获是进行导航解算的前提和基础,其捕获算法将直接影响接收机的硬件规模和整体性能。因此,本文对卫星信号快捕技术进行系统研究,侧重分析了基于匹配滤波捕获和FFT捕获这两种算法。同时在论述GPS信号捕获原理的基础上,完整分析了码时延、载波多普勒频移和码速率多普勒效应对信号相关输出的联合影响,为制定码相位、多普勒频移二维搜索策略和相应步进单元数值的选取提供了重要依据。此外,本文还深入研究了折叠匹配滤波器捕获算法的FPGA的硬件实现,给出了各个模块的实现过程,利用真实的采样数据对算法进行了验证,证明了该算法的可靠性和可用性。并且和基于平均分组FFT捕获算法进行定量、定性比较。对提高接收机的捕获性能具有重要的参考价值。
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