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GNSS导航信号采集回放系统设计与实现

GNSS导航信号采集回放系统设计与实现

作者：张婉明河北工业大学

学位级别：硕士

近些年随着全球卫星导航系统及其配套产品的迅猛发展,其在民用及军用方面的价值越来越得到人们的关注。全球卫星导航系统不仅方便了人们的生活、创造了巨大的市场经济价值,而且在军队舰艇导航、武器精确制导等方面发挥了不可替代的作用... 详细信息

近些年随着全球卫星导航系统及其配套产品的迅猛发展,其在民用及军用方面的价值越来越得到人们的关注。全球卫星导航系统不仅方便了人们的生活、创造了巨大的市场经济价值,而且在军队舰艇导航、武器精确制导等方面发挥了不可替代的作用。这也是世界主要强国争先投入巨资研发自主的全球卫星导航系统的原因。第23颗北斗导航卫星的发射,标志着我国自主研发的卫星导航系统正向着全球覆盖的目标稳步前进。随着我国导航产品市场的活跃以及应用领域的不断扩展,对特殊应用环境下导航接收机的设计研发提出了更高的要求,如果能够将特定测试场景(如室外复杂静态环境,高速铁路、舰艇、飞机等高动态场景)下采集的特定导航卫星信号带回室内势必会降低科研成本。因此设计一款GNSS导航信号采集回放系统,为教学、科研及高精度导航卫星算法的研究提供了支撑,具有非常重要的现实意义。本文设计了一款GNSS导航信号采集回放系统,可将目前GNSS导航卫星播发的导航信号经过下变频模块处理后转变为中频信号。中频信号经FPGA处理后保存到SATA硬盘上,当需要使用采集到的卫星信号时,可以将SATA硬盘内保存的中频信号经上变频发射出去,从而完成GNSS导航卫星信号的采集和回放过程。文中首先根据系统的设计指标、功能需求以及具体的应用场景,确定了系统架构及实现方案。之后对采集回放系统的软硬件进行了设计与实现。硬件部分主要完成了架构设计,器件及核心板选型,射频模块、基带模块电路的设计、实现及测试,并给出硬件部分各主要功能模块的设计方案及具体实现;软件部分则重点介绍了Linux系统内核驱动设计、自定义文件系统的实现、SATA2.0控制器、CY68013A固件设计、芯片配置程序以及基于嵌入式Linux和QT4的系统应用软件的设计。最后,对系统进行了详尽的测试,通过实验验证了系统的各项功能,测试结果表明,该系统各项功能正常,ARM监控端实时性良好,满足了系统的设计指标。本文设计的GNSS导航信号采集回放系统在硬件上创新性的将采集与回放相结合,填补了国内市场的空缺,软件上提出了自定义的文件系统结构,并实现了图形化的操作界面。该系统具有“价格低廉、便携性好、界面直观、可操作性强”的特点。

关键词：全球卫星导航系统现场可编程门阵列进阶精简指令集机器采集回放嵌入式Linux 文件系统

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基于导航信号模拟器的采集回放测试方法研究

宇航计测技术 2017年第6期37卷 38-42,47页

作者：王田杨文彬刘英乾夏天北京东方计量测试研究所北京100086

随着卫星导航产业的迅猛发展,导航终端测试技术越来越得到重视。传统的室内模拟测试和实际信号测试各有优缺点,因而产生了采集回放测试,通过采集存储实际卫星导航信号,并在实验室环境下进行回放,能够有效完成卫星导航终端的实际使用性... 详细信息

随着卫星导航产业的迅猛发展,导航终端测试技术越来越得到重视。传统的室内模拟测试和实际信号测试各有优缺点,因而产生了采集回放测试,通过采集存储实际卫星导航信号,并在实验室环境下进行回放,能够有效完成卫星导航终端的实际使用性能测试。基于导航信号模拟器,对采集回放系统做了介绍。选用国产多模接收机为参考标准接收机,以静态场景为例,从终端测试结果角度,分析了终端采集回放定位精度,对基于导航信号模拟器的采集回放测试方法进行了研究。

关键词：模拟器采集回放测试

GNSS卫星信号采集回放系统基本原理与实现研究

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基于PCIE总线的导航信号采集回放设备设计

科学与信息化 2021年第11期 54-55页

作者：郑潇男左建生胥婕上海市计量测试技术研究院上海 201203 国家卫星导航与定位服务产品质量监督检验中心(上海) 上海 201203 上海市计量测试技术研究院上海 201203

本文阐述了GNSS卫星信号采集回放系统的关键技术,分析了GNSS卫星信号采集回放系统的关键指标,针对目前GNSS卫星信号采集回放系统的主要实现方式和国内外市场的主流产品,从采集系统、回放系统、载噪比评估三个角度论证了GNSS卫星信号采... 详细信息

本文阐述了GNSS卫星信号采集回放系统的关键技术,分析了GNSS卫星信号采集回放系统的关键指标,针对目前GNSS卫星信号采集回放系统的主要实现方式和国内外市场的主流产品,从采集系统、回放系统、载噪比评估三个角度论证了GNSS卫星信号采集回放系统实现的方式.

关键词：全球导航卫星系统采集回放基本原理

来源：评论

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中国战略新兴产业 2018年第44期 77-78页

作者：郭国君刘市赵少松中国电子科技集团公司第五十四研究所卫星导航系统与装备技术国家重点实验室

导航接收机测试通常需要构建复杂的测试环境。为了重复利用搭建环境中的信号特性,本文设计了一种基于PCIE总线的导航信号采集回放设备,对导航信号量化后直接进行数据存储,需要时直接从硬盘进行数据回放。该设备结合了MiniITX软RAID功能... 详细信息

导航接收机测试通常需要构建复杂的测试环境。为了重复利用搭建环境中的信号特性,本文设计了一种基于PCIE总线的导航信号采集回放设备,对导航信号量化后直接进行数据存储,需要时直接从硬盘进行数据回放。该设备结合了MiniITX软RAID功能,通过采集板卡FPGA中PCIE IP core实现PCIE接口,具备了对北斗B1、B2,GPS L1、L2、L5信号的采集存储及回放功能。经过标准接收机实测,回放信号与原始信号定位结果 RMS值水平优于0.5m,高程优于1.5m。

关键词：采集回放 PCIE IPcore RAID

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导航信号采集回放测试系统设计与实现

河北省科学院学报 2022年第3期39卷 32-36页

作者：黄建生李超李宇宏李瑶中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081 北京卫星导航中心北京100094 西安卫星测控中心陕西西安710000

导航信号采集回放测试系统避免了实验室仿真环境测试与实星环境测试结果的差异问题,兼顾了系统使用的便捷性和可重复性。此外,导航信号采集回放测试系统解决了授权信号等特殊场景的测试问题,有很强的适用性。经试验验证导航终端实星环... 详细信息

导航信号采集回放测试系统避免了实验室仿真环境测试与实星环境测试结果的差异问题,兼顾了系统使用的便捷性和可重复性。此外,导航信号采集回放测试系统解决了授权信号等特殊场景的测试问题,有很强的适用性。经试验验证导航终端实星环境与采集回放测试系统下的测试结果基本一致,充分论证了导航信号采集回放测试系统的可行性。

关键词：导航终端采集回放测试

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基于高速串行接口的雷达信号采集回放系统

电子产品世界 2016年第6期23卷 73-76页

作者：刘梦婷陈伟西安电子科技大学电子信息攻防对抗与仿真重点实验室陕西西安710071

针对雷达现场中复杂多变的电磁信号难以及时分析处理,本文提出了一种基于高速串行接口的雷达中频信号采集回放系统。该系统充分利用JESD204B高速串行接口和吉比特收发器,通过Xilinx Virtex FPGA芯片对其进行控制,实现雷达中频信号的高... 详细信息

针对雷达现场中复杂多变的电磁信号难以及时分析处理,本文提出了一种基于高速串行接口的雷达中频信号采集回放系统。该系统充分利用JESD204B高速串行接口和吉比特收发器,通过Xilinx Virtex FPGA芯片对其进行控制,实现雷达中频信号的高速、高精度、可靠、稳定采集和回放,有效地解决了高速数据流并行传输时存在码间串扰的问题。

关键词：高速串行接口采集回放 Xilinx Virtex-6

移动通信终端定位性能高精度采集回放测试方法研究

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移动通信终端定位性能高精度采集回放测试方法研究

多星座GNSS信号采集与回放系统设计与实现

第九届中国卫星导航学术年会

作者：张钦娟黄蕊戴巡陈晓晨中国信息通信研究院泰尔终端实验室

定位性能采集回放测试相对于导航信号模拟源测试的优势是可以反映真实环境比如天气、路况等对设备定位性能的影响,评估设备在实际工作环境中的性能。针对移动通信终端定位性能采集回放测试,本文采用高精度采集,在采集卫星信号的同时对... 详细信息

定位性能采集回放测试相对于导航信号模拟源测试的优势是可以反映真实环境比如天气、路况等对设备定位性能的影响,评估设备在实际工作环境中的性能。针对移动通信终端定位性能采集回放测试,本文采用高精度采集,在采集卫星信号的同时对位置轨迹进行高精度标定,解决了现有的测试系统存在的问题:回放测试时将不具备串口的移动通信终端的定位结果以通用格式反馈给测试系统,实现对移动通信终端的自动化测试。利用设计的测试系统,采集了不同天气、路况下的卫星信号,并回放测试了移动通信终端的定位性能,结果表明,该系统可高效评估移动通信终端在实际应用环境下的性能。

关键词：移动通信终端采集回放定位性能

来源： cnki会议评论

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多星座GNSS信号采集与回放系统设计与实现

作者：王海洲电子科技大学

学位级别：硕士

GNSS信号通常会受到人为和自然的干扰,如射频干扰、电离层闪烁、多径效应等。在GNSS接收机的开发和研究过程中,模拟器可以产生各种GNSS信号,但是有些特殊环境是模拟器无法模拟的。由于GNSS信号的不可重复性,对于这些特殊环境下的测试,... 详细信息

GNSS信号通常会受到人为和自然的干扰,如射频干扰、电离层闪烁、多径效应等。在GNSS接收机的开发和研究过程中,模拟器可以产生各种GNSS信号,但是有些特殊环境是模拟器无法模拟的。由于GNSS信号的不可重复性,对于这些特殊环境下的测试,如果能够实现对GNSS信号的采集、存储和回放,研究人员就可以利用具有真实环境特性的回放信号,相当于模拟器产生的信号或作为模拟器的一部分,实现重复分析和研究该环境下信号的处理算法、信号处理体制的目的。为了能够实现对GNSS信号的采集、存储和回放,本文提出了一种基于USRP与GNU Radio的软件无线电实验平台的设计方案。针对系统设计要求,分别对采集与回放系统实验方案进行了设计,搭建了实验平台,包括硬件实验平台和软件实验平台。最后,利用本系统分别对模拟信号和真实环境的GNSS信号进行了采集回放实验,完成了系统的验证与测试,并对接收到的数据进行了分析与统计。本文的主要研究工作总结如下:(1)课题的需求是对GNSS信号的原始信号进行采集、存储以及回放,基于此,提出了利用软件无线电的思想进行实验的设计思路。确定了本系统使用的软件无线电硬件平台USRP以及软件平台GNU Radio和GNSS SDR。并成功搭建了用于GNSS信号采集回放的实验平台。(2)基于对GNSS信号特性的分析,分别对采集和回放系统方案进行设计,在实验方案设计中借助Ublox商用接收机对GNSS信号进行分析处理,其结果作为回放信号验证时的参考。利用开源项目GNSS SDR对存储在电脑中的数据进行处理,利用得到的信号跟踪结果文件,对采集的信号进行分析。利用商用接收机Ublox与本系统进行性能评估时,载噪比(C/N)是很重要的一个参数,本文对三种常用的载噪比估计算法分别进行了仿真分析,并对三种算法性能进行了比较。(3)完成了系统的验证,首先用模拟信号发生器产生了GPS和GLONASS信号,利用本系统对其进行采集存储并回放给Ublox接收机,接收机对回放信号实现了定位解算,定位的结果与模拟信号的位置基本一致。对于真实环境中的卫星信号,本系统对GPS、GLONASS以及北斗三大导航卫星系统的信号进行了采集与回放,通过频谱分析、卫星捕获结果、卫星星空图以及每颗卫星信号的载噪比比值四个方面验证了系统的性能。

关键词： GNSS信号采集回放软件无线电 USRP GNU Radio

卫星导航终端设备在真实卫星信号下的动态定位精度测试方法研究

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宇航计测技术 2019年第3期39卷 90-96页

作者：李禛陈学军焦月孙洪俊赵杭北京无线电计量测试研究所北京100039 北斗卫星导航产品2101质量检测中心北京100039 中国西安卫星测控中心陕西西安710000

卫星导航终端产品测试可分为室内模拟测试和实际信号测试,室内模拟测试信号与实际使用环境有较大差别,不能完全反映实际使用效果;而实际信号测试成本高,重复性较差。为了解决上述测试方法中的不足,本文提出了一种既可实现实际信号的采集... 详细信息

卫星导航终端产品测试可分为室内模拟测试和实际信号测试,室内模拟测试信号与实际使用环境有较大差别,不能完全反映实际使用效果;而实际信号测试成本高,重复性较差。为了解决上述测试方法中的不足,本文提出了一种既可实现实际信号的采集,又可在相同环境下反复回放,进而能够高效完成导航终端产品实际使用性能测试方法。本方法基于全球导航卫星系统信号采集回放设备,搭建了包括测试车、实时动态差分基准站、实时动态差分流动站接收机、惯导单元、导航天线等设备的动态跑车测试系统,采集实际信号并在微波暗室中回放,以测试接收机的各项性能指标,为产品定型和性能比较提供参考依据。

关键词：采集回放组合导航接收机测试方法