基于片上系统的GNSS兼容接收机设计与实现

提出了利用FPGA内的嵌入式软核NiosII代替专用DSP处理器和通用控制器,在单片FPGA内实现整个GNSS组合导航定位接收机的总体方案。分析了该模式下的快速捕获、相关器、载波跟踪环和码跟踪环算法理论与实现,给出了该组合接收机24h的静态测试结果。结果表明,该GNSS组合接收机设计满足要求。     

基于LEON开源微处理器的双核SoC平台构建

针对双核SOC设计开发中使用商用微处理器IP核成本较高的问题,提出了一种基于LEON开源微处理器核的双核SoC平台的构建方案。介绍了LEON开源微处理器软核,通过复用开源的硬件IP软核完成了硬件平台的设计,并基于此双核平台完成了软件设计,实现了JPEG的DSP解码。     

GNSS接收机跟踪环路结构和特性分析

分析了全球导航卫星系统(GNSS)接收机标准(标量)跟踪环路、基于卡尔曼滤波估值的跟踪环路、矢量跟踪环路、INS辅助的跟踪环路以及INS辅助的可配置跟踪环路等跟踪环路的结构和特性及实现的算法复杂性,给出了一种典型的VDFLL实现方法,指出了在不同的应用环境中应采用不同的跟踪环路以使GNSS接收机性能价格比达到最优。     

转发欺骗干扰对卫星导航接收机载波环的影响研究

本文研究了转发欺骗干扰对卫星导航接收机载波跟踪环的影响。推导出在存在转发欺骗条件下卫星导航接收机载波跟踪环输出的相位误差公式，分析了不同强度的转发欺骗干扰对卫星导航接收机跟踪环路的作用，得出了使卫星导航接收机跟踪环路失锁转发欺骗干扰所需的最小功率强度。通过试验验证了本文分析结论的正确性。     

基于ASPeCT的BOC调制信号捕获与跟踪研究

针对BOC调制信号传统捕获算法的模糊问题,在对直接捕获法、BPSK-Like法以及ASPeCT法分析的基础上,确定了ASPeCT法作为信号接收机捕获模块的设计方案。然后设计了基于BOC调制信号的跟踪环路,在对载波环和码环分析的基础上,确定了锁频环辅助锁相环作为环路中载波环的设计方案,以及修正后的EMLP鉴相器为环路中码环的设计方案。最后,对基于ASPeCT法捕获及基于锁频环辅助锁相环、ASPeCT修正码环的信号跟踪进行了实验仿真,验证了捕获模块和跟踪环路方案的有效性。     

基于开源SoC平台的语音编解码器设计

以LEON开源SoC平台为基础,构建MELP声码器片上系统,给出实现过程中用到的一系列开源软、硬件开发组件。MELP算法是一种低比特率、高质量的语音编解码算法,面向移动设备和保密电话。选用LEON2做为SoC平台的处理器,MELP算法直接运行于LEON2处理器之上,计算密集型模块采用软硬件协同设计的思想,设计成隶属于总线的IP核。原型系统构建在Statix2-EP2S60开发板之上,采用CYGWIN作为工作站。同时给出传统NiosII处理器与LEON2的性能差异作为对比,这更预示着开源平台将成为未来SoC设计的一种新的选择。     

基于SOPC实现扩频信号的捕获与跟踪

扩频信号的捕获与跟踪是扩频接收机进行定位解算的基础,提出了利用FPGA内的嵌入式软核Niosll在单片FPGA内实现扩频信号捕获与跟踪的设计方案.详细分析了该方案的匹配滤波器、相关器、载波跟踪环和码跟踪环设计和实现方法.给出了根据该设计对实时的GPS信号的捕获跟踪测试结果.结果表明,该设计能够实现对扩频信号的实时捕获与跟踪,相比利用FPGA+DSP方案实现扩频信号的捕获与跟踪,具有可重构性好,硬件开发难度低,接收机体积小等优点.     

基于NIOSII的多模导航接收机跟踪环路

硬件实现卫星导航接收机时,信号跟踪、数据解调、原始观测量提取、定位解算功能通常由DSP或ARM实现,捕获及通道由FPGA实现。多模卫星导航接收机是未来发展趋势,其通道数目多。为降低外部处理器计算负荷,将数据解调、环路跟踪、原始观测量提取功能由NIOSII实现。跟踪环路不使用float型计算可节约硬件资源。据跟踪环路原理,采用递推方法进行分析,以32位整型计算进行实现。测试表明计算误差小,计算速度高,节约了FPGA资源。     

北斗导航载波锁相环和锁频环的混合应用

为满足北斗导航接收机的复杂动态条件下的使用,本文提出了一种锁频环和锁相环混合跟踪的载波跟踪方法,提高北斗导航接收机在高动态下的载波跟踪性能,通过对载波跟踪环的参数进行了研究。设计并实现了一种在DSP端进行环路控制,在FPGA端完成载波的剥离的载波环路跟踪方案,测试结果表明,该方案能实现高动态下载波信号的快速精确跟踪,具有良好的实时性和推广价值。     

基于FPGA的GPS接收机实现

利用可编程片上系统(SOPC)技术,设计了一种基于FPGA的GPS接收机。提出了基于多普勒频域移位的捕获策略,并分析了捕获时间。基于延迟锁定环与Costas环跟踪方法,给出接收机的SOPC实现。实验结果表明,该接收机的信号捕获、跟踪方法正确可行,且在静态条件下水平定位精度优于4.5m(标准差),具有良好的实时性、灵活性和可扩展性。     

扩频体制低轨卫星通信信号捕获与跟踪系统设计

针对扩频体制下低轨卫星信号的捕获及跟踪等系统设计实现问题,根据卫星信号模型进行了捕获及跟踪算法设计,重点对基于快速傅里叶变换的快速捕获算法、锁频环、锁相环和码跟踪环路进行了设计,并进行了工程系统实现。试验验证表明,该系统可以实现码分多址体制低轨卫星信号捕获、跟踪处理,工作性能参数满足系统需求。     

Frequency selective propagation effects on spread-spectrum receiver tracking

This paper presents results of investigations of frequency selective scintillation effects, due to transionosphetic propagation, on the performance of spread-spectrum receivers. Emphasis is placed on pseudonoise (PN) direct sequence systems. Pertinent features of the disturbed ionospheric propagation channel are described together with the characteristics of resulting satellite signal scintillations. Effects of frequency selective scintillations on PN spread-spectrum code correlation and tracking are illustrated in some detail. The design of the receiver PN code tracking loop is an important factor in determining the significance of these effects. Of the designs that have been investigated, a dedicated (non-time-shared) noncoherent code tracking loop appears to be least susceptible to losing code lock in the presence of frequency selective scintillation. Possible design modifications to further enhance the robustness of PN code tracking are discussed.     

卫星扩频信号捕获与跟踪方案分析

信号捕获和跟踪是无线通信中的关键技术.文章针对卫星扩频通信,设计了一种信号捕获及跟踪方案,包括伪噪声(PN)码捕获跟踪和载波捕获跟踪两大部分.从理论上对各模块的性能进行了分析,并利用可编程逻辑阵列(FPGA)验证了该方案的可行性和稳健性.     

基于AD9361的伪卫星信号发射器设计

伪卫星信号发射器是研究伪卫星定位的重要环节。本文利用 AD9361 具有高集成度并且可灵活编程的射频发射器，设计并实现了射频频率可调(70MHz~6.0GHz)的单体伪卫星信号发射器，以满足不同应用场合对频段变换的需求。通过频谱仪、全球卫星导航接收机等平台对所设计的射频信号发射器进行实验测试。测试结果表明，所产生信号频谱准确，信号功率为 -130dBm 时仍能够被标准 GNSS 接收机接收并完成对信号的捕获跟踪电文解算等处理。     

GPS卫星捕捉及跟踪算法研究

为了能完成卫星定位,需要对卫星信号进行捕获、追踪。文中针对带有C/A码的L1频段的GPS信号进行定位研究,捕获能从接收的信号中粗略地估算出可见卫星的信号参数,用于帮助接收机初始化跟踪环路,并开始跟踪信号。码跟踪和载波跟踪模块则将这些参数细化,跟踪后即可解调出导航数据。仿真结果表明,算法可准确快速地从32颗卫星中捕捉和跟踪预定的卫星信号。     

基于软件的GPS信号捕获跟踪算法研究

对GPS软件接收机的捕获和跟踪部分进行了研究。对于捕获模块,通过对常用串行搜索捕获算法和并行频域搜索捕获算法的比较和分析,提出了一种新型并行码相位搜索捕获算法;对于跟踪模块,提出采用非相干延迟锁相环对码进行跟踪,同时采用Costas环对载波进行跟踪;最后,从捕获和跟踪的GPS信号中提取出导航电文,并根据电文中的参数计算出了用户的位置坐标,并在Matlab中对用户的位置坐标进行了定位解算验证。     

GPS软件接收机基带信号处理研究

GPS软件接收机相对传统硬件接收机,设计灵活,能够迅速分析、仿真、实现各类算法.本文主要针对GPS L1频率的C/A码信号,设计并实现了GPS软件接收机的基带处理部分,阐述了射频前端原理、并行码相位搜索捕获策略以及鉴频辅助跟踪环路,并推导了适应动态环境的三阶数字环路滤波器.仿真数据和实际中频数据测试表明:算法性能优越,能迅速捕获并锁定信号,获取导航数据.