转发式北斗导航卫星信号性能评估的研究与实现

北斗一代在使用过程中存在隐蔽性不良,定位实时性差等问题,为了实现北斗导航信号的性能评估,相对于以往的硬件形式,如硬件接收机、频谱分析仪、矢量网络分析仪等,提出了以软件接收机的方法对北斗导航信号进行性能评估;首先分析了转发式北斗导航信号评估的意义、内容与方法,并采用软件接收机的形式进行评估;然后研究了转发式北斗导航的信号性能评估关键技术,给出了捕获、跟踪、评估参数计算的程序流程;最后根据实测数据在Linux高性能集群系统上进行了测试验证,实现了北斗导航信号的捕获、跟踪以及评估中的评估参数计算;测试结果表明,文章中的设计方法可实现北斗导航信号性能的评估,效果良好,评估内容、指标易于调整,便于软件算法参数的测试、升级,可为后续的卫星导航信号评估以及算法测试等提供了一定的依据。     

基于FPGA的12通道GPS数字相关器设计

分析了传统全球定位系统(GPS)接收机中相关器芯片的功能特点,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的GPS算法快速验证平台.采取模块化设计方法,在FPGA上使用硬件描述语言编码实现12通道数字相关器的功能逻辑,并利用ARM微控制器对相关结果进行基带处理,完成对GPS卫星信号的载波解调、C/A码跟踪以及导航电文解码,给出了对实时运行结果的分析.该数字相关器在提供较高定位精度的同时,其各个功能模块可以即时修改和测试,大大缩短了信号处理算法的开发周期.     

采用JFM7201的北斗基带数字接收通道设计

北斗卫星导航定位系统是我国自行研制的,它采用直接序列扩频技术,只有当扩频码完全同步之后才能解调出信息码。因此,对于扩频码的捕获和跟踪就成为一个非常重要的环节,基带信号处理就可实现这样的功能。JFM7201芯片是一款基带信号处理芯片,与相关的处理器配合,可以实现信号的捕获、跟踪、解调以及输出位置、速度和时间的相关信息,是北斗接收机一种比较好的实现方式。     

基于DSP+FPGA的多频GPS接收机系统设计

为提高GPS接收机的定位精度,提出了一种基于DSP+FPGA的导航型多频GPS接收机的设计方案;在简述了多频接收机优点和GPS民用信号特性的基础上,从整体结构方面设计了L1/L2/L5三个频段民用信号的GPS接收机,介绍了多频信号的射频前端的设计,给出了用DSP和FPGA实现信号处理算法的原理架构,重点分析了利用三个频段信号问频率关系的多频信号联合捕获和联合跟踪的基带信号处理;经初步验证该多频GPS接收机相对单频接收机在精度方面有较大改进.     

北斗B1信号捕获跟踪算法的软件仿真研究

针对北斗B1频率的I支路信号,设计并实现了北斗软件接收机的基带处理部分;阐述了北斗B1频点信号的扩频体制和产生过程,并行码相位搜索捕获策略以及鉴相辅助跟踪环路,并设计了二阶数字环路滤波器;同时采用Matlab软件,仿真北斗中频数字信号,编码实现捕获跟踪算法,并分别通过对仿真信号和真实卫星信号的捕获跟踪,验证捕获跟踪算法的可行性,并提出锁频环辅助锁相环算法的改进思路;为进一步开展北斗软件接收机相关技术研究打下了基础。     

基于FPGA的GPS接收机基带处理硬件在环系统

针对GPS跟踪环路参数调试繁琐复杂、FPGA反复编译耗时多的问题,设计了一种基于FPGA的GPS接收机基带处理硬件在环系统。该系统以FPGA设计的GPS基带处理为核心,完成卫星信号的采集和基带信号处理,并将处理结果通过以太网实时传送到Simulink设计的跟踪环路进行处理,在处理完成后反馈到FPGA的基带处理单元,完成卫星信号的捕获和跟踪。经测试,该系统实现了卫星信号的捕获和跟踪,验证了该平台的有效性和准确性,提高了GPS跟踪环路的设计、调试、验证、实现的效率,对快速开发卫星导航芯片和系统具有积极作用。     

基于ARM+FPGA北斗接收机设计

作为新一代卫星导航系统,北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星定位与通信系统.随着北斗系统的逐步改进和完善以及我国经济、军事、民用等各方面需求的不断加强,北斗系统将具有更多和更广泛的应用领域.本文在了解卫星导航原理的基础上,介绍了一种基于ARM+FPGA架构的导航接收机系统,分别介绍了接收机的硬件系统架构和软件系统架构:接收机的射频前端采用SE4120芯片,基带处理部分采用ARM9内核的AT91 SAM9G20芯片和CycloneⅢ系列的EP3C120F484芯片.同时阐述来接收机的软件设计,包括捕获引擎、跟踪引擎、解凋电文,定位解算等.     

GPS+BDS双模的快速定位接收机设计

介绍了以FPGA和DSP为主要芯片的双模接收机的整体方案设计.系统主要分为三个模块:射频前端模块、基带信号处理模块和定位解算模块.系统充分利用FPGA和DSP各自的优势完成了接收机对卫星信号的捕获、跟踪和定位解算功能.通过粗略的本地时间、本地位置和有效星历进行发射时间预测的快速定位,在不经过导航电文位同步和帧同步的情况下,对信号发射时刻进行预测,实现快速定位.     

高灵敏度GPS软件接收机开发平台

介绍了GPS软件接收机开发平台的软、硬件结构,重点阐述了基于频域的捕获算法和基于时域的跟踪算法,对导航数据的解调、同步、卫星的星历获取、用户位置解算以及信号仿真模块等做了简单描述,并利用实测数据进行了验证。实验结果表明,开发平台的几何定位精度因子PDOP=2.3534,与传统的硬件接收机相当。开发平台还可以产生多颗卫星、不同中频频率、各种多普勒频移和不同C/A码相位的GPS仿真信号,用于对GPS软件接收机的捕获算法和跟踪算法进行研究和验证。目前采用的捕获算法可以捕获信噪比为-37dB的微弱信号,相对于常规的-19dB的信号门限,灵敏度提高了18dB。     

一种单频GPS软件接收机的设计实现

GPS软件接收机相对于硬件接收机更灵活,在一些特殊应用背景下易于实现更复杂的算法,从而提升了系统的性能.有着不可比拟的优势.文章致力于研究一种基于PC的单频GPS软件接收机.GPS信号下变频和对中频信号的采样模数转换、数据传输由射频前端、数据采集板实现,采样后的数字中频信号在PC中完成捕获、跟踪、导航信息解算,并给出最终定位结果.对数据采集硬件和信号处理算法的具体实现作了详细介绍,并给出了系统测试实采数据的处理结果,结果表明系统工作正常,静态定位精度可以满足要求.     

卫星导航接收机自动测试系统

为了满足卫星导航接收机整机性能快速、精确测试的需求,实现对导航接收机性能的自动测试,构建了一种基于NI PXI硬件平台,采用导航信号模拟器、虚拟仪器技术和Microsoft Visual Studio 2008软件进行开发的卫星导航接收机自动测试系统。系统实现了多导航接收机的定位精度、冷启动首次定位时间、热启动首次定位时间、捕获灵敏度、速度精度的并行自动测试。良好的人机交互界面与多接收机并行测试的稳定运行,大大缩短了测试时间,提高了测试效率。通过对北斗导航接收机大量测试,结果表明该卫星导航接收机快速测试系统对于导航接收机整机性能并行测试快速、有效。     

GPS接收机数字基带信号处理算法研究

为了优化GPS接收机数字信号基带处理过程,提高伪距测量精度和GPS定位精度,需要从解扩解调的角度,建立相应同步环路的数学模型,分析GPS接收机基带数字信号处理算法.采用循环相关法作为信号捕获方法,采用Costas环作为信号跟踪方法,在MATLAB环境下实现了相应的算法设计、验证与仿真.验证结果表明这种算法能够为软件CPS接收机提供快速捕获及跟踪能力,是一种适用而高效的软件CPS接收机处理算法,对于开发GPS接收机产品以及开展相关领域的研究工作都具有重要的意义.     

GNSS软件接收机的框架结构及原型系统开发

介绍全球导航卫星系统软件接收机的基本结构和优点,系统地实现了GPS软件接收机。该结构的硬件部分实现中频信号采样模块,软件部分实现可设置12通道的中频信号处理模块、信号捕获和跟踪、导航电文存储及转换,并针对伪距定位算法部分实现了单点静态定位,考虑的误差源主要包括卫星钟误差、对流层误差、电离层误差和地球自转引起的偏差。定位数据水平精度基本达到15 m(95%),几何精度因子(GDOP)值较好的数据可达10 m。     

北斗反射信号软件接收机的设计与实现

通过对GNSS(global navigation satellite system)反射信号软件接收机和硬件接收机进行对比分析,提出北斗反射信号软件接收机的结构及模块,包括接收直射和反射信号的天线、四通道射频前端、采样量化变换器和数据处理工作站。设计实现北斗导航卫星反射信号处理软件的实现方法及软件整体流程,给出捕获及跟踪两大主要模块的详细流程及处理方法。进行海面测高的岸基实验,通过与实际海面高度的对比验证了软件接收机系统的实用性。     

基于FPGA和ARM的GPS基带处理平台设计

本文研究了基于FPGA和ARM的GPS基带处理平台,详细介绍了C/A码跟踪环路及载波跟踪环路的设计和实现方法。采用Maxim公司的Max2769、Atmel公司的AT91SAM7SE25和Altera公司的EP3C25搭建硬件系统。Max2769完成下变频、采样并输出中频数据;ARM实现控制功能;FPGA完成解调、相关累加功能。实验结果表明基带处理平台可以稳定跟踪GPS信号,16通道情况下,冷启动时间为80秒,系统水平定位误差优于40米。     

ARM+FPGA的双模导航接收机硬件平台设计

卫星导航系统能够为广大用户提供全天时、全天候、高精度的导航、定位和授时服务.本文介绍一种基于ARM+FPGA架构的GPS/BDS双模导航接收机的设计方法.该设计分为3部分:射频部分电路设计、FPGA部分电路设计和ARM电路设计.其中,射频部分主要完成GPS/L1频点、BD2/B1以及B3频点卫星信号的下变频及采样.FPGA部分做信号处理,ARM负责信息处理.经过测试,此设计是可行的,能够达到导航接收机对于定位和授时精度的要求.     

嵌入式认知无线电实验平台设计与实现

为了能更好地研究和验证认知无线电相关技术和算法,本文提出一种嵌入式认知无线电实验平台的设计方案。该实验平台采用ARM+FPGA的双处理器结构,主要分为射频、基带处理和嵌入式控制3大部分。ARM作为主处理器,运行嵌入式Linux操作系统,负责整个通信系统的工作控制以及人机交互的工作;FPGA作为数据处理核心,主要负责对基带信号的处理、算法实现以及射频模块的配置工作。系统采用液晶触摸界面,使用灵活方便,可在脱离PC机的情况下工作,为认知无线电技术的研究工作提供了好的硬件平台。     

卫星导航软件接收机多采样率信号处理技术

研究了软件接收机多采样率信号处理技术.采用过采样技术来提高ADC的分辨率,实现对卫星导航微弱信号的检测.提出将软件接收机的软件设计成多采样率处理系统,即在捕获信号前首先对信号进行降速率处理,而跟踪环路工作时,依然采用降速率前的信号.仿真实验证明,该方案既可以提高对卫星导航微弱信号的检测能力,又能实时地实现对卫星导航信号的捕获和跟踪.     

TDOA高精度短波定位系统研究与设计

为了解决现有短波无线电监测定位系统中存在接收机系统复杂、定位精度不高的问题,设计了一种基于TDOA高精度短波定位系统;该系统采用软件无线电设计架构,射频前端采用直接带通采样,通过FPGA和CPU进行基带IQ数据提取和传输,采用TDOA和粒子算法对位置干扰源进行估计和定位;并且采用了GPS和PLL相结合时钟方案,以及VPN的数据传输通道;给出了短波定位系统的框图,分析了系统子模块和工作原理;采用该系统对已知的短波信号进行定位,实验结果证明优于传统的定位手段;说明该系统具有使用方便、布站灵活和定位精度高的特点。     

基于Android的无源北斗船用导航终端的设计

主要介绍研究、设计一款基于北斗的船用导航终端,采用S3C6410 ARM11开发板、基于Linux内核的Android开源操作系统和无源北斗接收机。设计一个导航软件接收定位信息并提取定位数据,通过对定位数据和输入的航迹进行导航参数的分析和计算来实现导航。