基于PCIe总线的卫星导航信号传输系统设计

为了满足高精度软件接收机对卫星导航中频信号传输系统的新要求,设计了一种基于PCIe总线的传输系统.该系统以Virtex-5 FPGA为核心控制器件,以DMA方式通过4通道PCIe接口传输导航卫星数据.详细介绍传输系统AD模块、DMA控制模块、中断模块等核心模块的FPGA实现方法.经过测试与验证,系统读写速率分别达到了800 MB/s和650 MB/s,可以满足不同层次导航软件接收机对原始导航数据的需求.     

GLONASS卫星信号模拟器导航电文生成

导航电文的生成是GLONASS卫星信号模拟器研制中的关键部分,获得正确的导航电文信息是接收机实现定位、测速以及授时等功能的前提条件。为了满足接收机测试的需要,GLO-NASS卫星信号模拟器输出信号必须调制正确的导航电文。GLONASS卫星信号模拟器由模拟器仿真软件和信号生成单元组成。主要研究GLONASS卫星信号模拟器的软件部分。在分析GLONASS卫星信号模拟器结构和导航电文结构的基础上,详细介绍了GLONASS卫星信号模拟器中导航电文的生成过程。重点对从R inex文件中读取星历参数并转化成二进制格式导航电文的程序实现进行了深入研究,利用GLONASS接收机对卫星信号模拟器输出的仿真信号进行电文解析和定位解算,试验结果可以验证卫星信号模拟器中导航电文生成的正确性。     

基于独立DSP平台的实时卫星导航接收机的设计

以TI公司的TMS320C6416芯片为例,设计实现了基于独立DSP芯片的通用卫星导航接收机平台,说明了如何通过单独的DSP平台实现中频卫星信号的采集、程序和数据的存储、线程调度等功能,以及如何支持多星座卫星导航接收机扩展。实验结果表明,根据本方案实现的平台能够很好地实现实时卫星导航软件接收机的功能。     

实时卫星导航接收机在独立DSP平台上的设计实现

针对目前卫星导航接收机通常需要依赖FPGA芯片或ASIC芯片,功能扩展升级困难的问题,提出了基于独立DSP芯片的模块化卫星导航接收机平台的构建方法,并研究了中频卫星信号的实时采集、程序和数据的分配与存储、线程调度管理技术.在此基础上,以TI公司的TMS320C6416芯片为实例,设计实现了实时软件接收机样机.实验结果表明,依照该方案设计的平台能够很好地实现实时卫星导航软件接收机的功能.     

基 ＡＤ９３６１的北斗接收机终端性能评估方法研究

为满足北斗定位导航系统中接收机基带信号处理算法研究的需要,设计了一种运行于软件无线电平台、输出数据全面多样的北斗接收机平台,并对其进行了详细的指标评估和定位验证。该接收机运行于由ARM、FPGA和AD9361组成的软件无线电平台上,利用AD9361射频前端得到北斗B1信号的中频采样数据,通过FPGA和ARM实现北斗卫星的快速捕获、跟踪及位置解算等信号处理流程。利用已知参数的模拟导航信号对接收机进行了性能指标评估,并进行了实际场景的定位实验。实验测试表明,该接收机捕获、跟踪等过程性能表现良好,导航定位精度及动态定位精度较高,可输出标准原始观测量数据,满足一般的北斗接收机基带信号处理及定位算法研究的需要。     

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。     

卫星导航信号高灵敏度接收技术研究

随着卫星导航应用范围不断拓展,对导航接收机的灵敏度要求越来越高,高灵敏度可以使接收机在室内或其他卫星信号较弱情况下仍然能够实现定位和跟踪。目前传统接收机为超外差中频采样结合基带信号处理架构,该架构降低了对ADC信号采集以及基带信号处理的压力,但接收机灵敏度性能已趋于极限。随着ADC技术的不断发展,对卫星导航信号进行直接数字采样已渐渐成为现实。提出了一种基于高速ADC对卫星导航信号进行直接数字采样的方案,通过与传统超外差中频采样方案对比分析、仿真论证及实际测试,验证了新方案切实可行,并且能较大程度提升接收机灵敏度等关键技术指标,具有明显的技术优势。     

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。     

GLONASS软件接收机设计、实现与性能验证

近年来GLONASS更新速度加快,并在全球布设地面站,服务性能大幅提升,2019年8月中俄兼容互操作协定的签署,使GLONASS再次被研究者关注。研究了GLONASS导航信号的捕获、跟踪、星历提取及定位解算方法,设计并开发了GLONASSL1OF信号软件接收机,实测数据定位结果水平精度±6米,高程精度±8米,50%可能性的水平圆误差为2.7272m。分析了GLONASS信号测距和定位性能,在载噪比≥47.60dB时,伪距拟合差≤5m,同URA下,HDOP在2.1736～3.4812范围变化时,水平定位偏差标准差波动7.4092m。经分析精度衰减因子(DOP)和用户测距误差(URE)是最终定位误差主要影响因素。     

导航卫星信号模拟器伪距生成实时仿真研究

高精度伪距数据的实时生成是导航卫星信号模拟器开发需要解决的一项关键技术.在监测接收机测试中,信号模拟器生成伪距数据时必须采用高精度而复杂的卫星轨道和伪距误差项计算模型,但是复杂的计算模型严重影响了伪距数据生成的实时性.针对问题,提出了迭代计算与插值计算相结合的伪距生成方法,并采用方法对监测接收机和普通定位接收机用户进行了伪距数据的实时生成仿真和精度分析.结果表明方法能满足伪距数据生成的实时性和精度要求.     

基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统

将声表面波传感器与信号无线保真(WIFI)技术相结合,提出了一种基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统.该系统由声表面波传感器、信号调理电路、处理器、WIFI模块和无线接收终端组成.声表面波传感器混频后的信号经过信号调理电路后,转换为处理器可计频的低频方波信号,并通过WIFI模块将采集到的信号无线发送到接收终端.通过一个输出信号范围在100 kHz~350 kHz声表面波传感器信号采集系统的实现,对该系统的结构、性能进行了验证和测试.实验结果表明,该系统可以实现测试范围内信号的采集、发送和无线接收,系统输入信号与无线接收终端接收信号之间的平均绝对误差为0.843 kHz,最大相对误差为0.51%,无障碍环境有效采集范围约为100 m,有障碍环境有效采集范围约为50 m.     

GPS L1信号的中频数据采集系统设计

基于GPS软件接收机对前端模块的设计要求,介绍了一种SiGe公司生产的GPS射频前端ICSE4150L在射频模块设计中的典型应用.前端IC输出的信号通过通用串行总线USB模块后,数据被传输到上位机PC中进行数据处理,实现了GPS L1信号的中频数据采集系统的设计.SE4150L双天线的设计有利于适合不同应用环境的需求,...     

基于云计算的编码器信号误差补偿系统设计

传统的编码器信号误差补偿系统存在着补偿精度低的缺陷,为此提出基于云计算的编码器信号误差补偿系统。编码器信号误差补偿系统硬件设计包括编码器模拟控制单元、电源单元、信号采集单元与通信单元,软件设计包括通信模块、信号处理模块与信号误差补偿模块,通过编码器信号误差补偿系统硬件与软件的设计实现了编码器信号误差补偿系统的运行。通过实验得到,设计的编码器信号误差补偿系统补偿精度比传统系统高出30%,充分说明设计的编码器信号误差补偿系统具备极高的有效性。     

基于北斗卫星通信的航天测控频段故障诊断系统设计

针对传统航天测控频段故障诊断方法受到信息传输时延影响而导致诊断精准度低的问题,提出基于北斗卫星通信的航天测控频段故障诊断系统设计;硬件结构设计了判断故障类型的波头信号检测模块;通过地面接收机接收卫星发出的微弱信号,计算本机晶振脉冲数,以此修改北斗卫星通信数据;利用北斗授时模块,保证了输出时间的准确性,避免了延迟问题;软件部分用逻辑推理设计航天测控频段故障诊断流程,并使用北斗卫星诊断技术,纠正误差;由实验结果可知,该系统信号线松动脉冲信号诊断结果与实际情况一致,陀螺输出角度量漂移与实际值一致,误差为0,具有精准诊断结果.     

基于无线网络的辅助GPS客户端设计

针对传统全球定位系统(GPS)在卫星信号微弱时定位情况差的问题,提出基于通用分组无线服务(GPRS)网络的辅助GPS定位方法。该方法通过在GPS模块中增加通信协议,实现GPRS无线通信功能,并利用GPRS传输辅助GPS所需的信息。介绍系统硬件组成及网络传输协议的软件设计。测试结果表明,该系统连接上网速度快,提高了GPS接收机在弱信号情况下的捕获能力,加快了GPS接收机的定位速度。     

水下磁感应无线通信模块设计

为了解决海洋观测系统中传感器节点与主机之间的无缆信息传输问题,设计了一种基于磁场耦合的低功耗水下半双工无线通信模块。通过线圈之间的电磁感应进行信息传输,采用二进制频移键控(Binary Frequency Shift Keying,BFSK)调制方式对基带信号进行调制。选用超低功耗单片机MSP430F5338作为主控单元。通过内部定时器的输出模块产生调制载波,在外部中断中进行频率切换,实现信号调制;采用专用解调芯片XR2211实现信号解调。模块由通信总线上的信号唤醒,设计了一种通过软件检测载波信号的方法,降低误触发概率。实验结果表明,模块在水下间隔2米时,通信成功率达到100%。该模块实现方案简单,成本和功耗较低,满足海洋观测系统中的应用需求。     

基于LabVIEW的随相信号最佳接收机教学仿真设计

为了充分整合学校信息化实验教学资源,以培养学生综合设计和创新能力为出发点,创造性地建设与应用高水平软件共享虚拟实验、仪器等教学资源,提高教学能力。文中以随相数字信号最佳接收机的计算机仿真为实例做出了介绍和阐述,包括随相数字信号的发送、信道的传输及其接收,以及随相数字信号的最佳接收机等内容。利用LabVIEW仿真平台对系统的各功能模块进行了仿真设计、系统测试和仿真结果分析,进而证明了用LabVIEW实现随相信号最佳接收机系统虚拟仿真实验教学的可行性。     

基于FPGA的高效灵活性数字正交下变频器设计

数字正交下变频器DDC是数字接收机系统中的核心部件,其作用是将ADC数字化后输出的高速中频信号进行下变频、抽取降速和低通滤波,使之变为适合处理的基带信号。给出了DDC各模块在FPGA中高效实现的方法,并且利用嵌入式逻辑分析仪对系统加载板卡后的实时运行结果进行了测试分析。     

动态信号分析仪自动检定系统设计

针对动态信号分析仪通道数及检定项目多,采用传统手动检定误差大、错误几率高、工作效率低等问题,利用计算机及VEE Pro模块化的软件开发平台,设计开发出一套动态信号分析仪自动检定系统。该系统由仪器配置与信息记录、仪器驱动与测试控制、数据处理及打印输出三个主模块组成,测试过程采用实时测试实时显示,自动进行数据处理并存档。在实际使用中,该系统操作简便,工作效率高,人为误差小,可确保测试数据准确可靠。     

GPS软件接收机全系统仿真

在模块化设计架构下,利用Simulink模块产生等效GPS中频信号,引入真实GPS信号导航电文、伪距等信息模拟接收机钟差和钟漂,使中频信号更接近实际情况。通过仿真分析几种常用载波跟踪环路优缺点,找到一种最合适的频率跟踪环路,由环路得到的伪距等信息用最小二乘技术完成定位,从而实现整个GPS接收机系统纯软件仿真。仿真结果表明,该仿真有效、可行。