GPS　L1信号处理技术研究与实现

作     者：余小辉 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵琳

授予年度：2009年

学科分类：0711[理学-系统科学] 081802[工学-地球探测与信息技术] 07[理学] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：GPS接收机 现场可编程门阵列 快速捕获 射频前端 基带信号处理 

摘      要：随着全球定位系统(GPS)在航海、航空、航天、交通测绘、资源勘探、通信、气象等领域的广泛应用,卫星导航接收机的研发成为了当今世界的热门研究课题。本课题深入研究了GPS L1信号处理理论并详细设计实现了GPS信号处理的硬件平台。该方案很好地满足了GPS软件接收机设计灵活性的要求。 论文的主体部分首先在分析扩频通信系统基本原理的基础上,详细阐述了GPS系统的组成及信号特点,并结合GPS接收机的体系结构初步分析其工作原理。 其次,通过对GPS信号捕获方案的性能和系统实现复杂度的深入分析,选择了速度较快的基于FFT的并行捕获方案;设计了GPS载波跟踪环和码跟踪环,利用MATLAB对该系统的可行性进行仿真验证。 以理论研究结果为指导,设计了GPS接收机的硬件平台,重点描述了射频电路和FPGA电路的设计过程以及在PCB设计过程中的布线及电磁兼容性考虑。在射频设计中,包括各级信号滤波器参数选择和电路设计、晶振电路设计及接收机增益的计算;基带信号处理平台的设计中,包括FPGA的下载电路、电源电路、时钟电路、扩展存储器电路和输入、输出电路的设计。最后通过对硬件各部分电路的调试,验证该方案的正确性。 在上述工作的基础上,重点分析了GPS信号捕获和跟踪部分的FPGA具体实现,通过FPGA时序仿真波形,证明该系统已经能成功地捕获和跟踪GPS信号。