基于FPGA的高动态GPS信号FFT快捕设计与实现

在高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.系统的高动态特性即导航卫星和接收机之间径向距离和径向速度的影响,使GPS信号产生相位延迟和多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关法捕获,需要很长的捕获时间.为提高捕获性能,本文分析了一种频域FFT快速捕获方法,详细介绍了基于FPGA的具体实现,通过高动态GPS信号发生器的辅助实验,缩短了捕获时间,验证了该算法的有效性,并给出了改进措施.     

GPS频域并行码捕获改进算法

针对基于FPGA平台的GPS L1信号的软件接收机捕获实时性差的问题,设计并实现了改进的GPS信号频域并行码相位捕获算法.首先分析了频域并行码相位捕获的理论模型,在此基础上采用平均采样方法对5 714点的数据进行下采样,平均采样后为1 024点,用Altera FFT IP核实现1 024点数据的FFT计算,实现算法的...     

GPS软件接收机中一种新的弱信号捕获算法

在软件GPS接收机中,捕获是接收机最先启动的工作模块,为保证接收机的高灵敏度,对捕获模块的指标要求严格。为了在弱信号环境下捕获GPS(global positioning system)信号,提出一种新的算法。该算法首先对1ms的数据进行分块和补零处理,然后通过对导航数据跳转沿的估计,延长了相干累积时间,综合考虑捕获时间和灵敏度,处理数据长度设置为280ms。仿真结果表明,这种算法能够捕获信噪比为-44dB的信号,同时确保较少的运算量和较高的灵敏度。     

GPS信号捕获跟踪环路的研究及实现

捕获跟踪环路的设计是GPS接收机设计中的关键技术之一。本文首先阐述了扩频通信系统中捕获与跟踪的基本原理;重点阐述了GPS信号捕获跟踪通路的整体设计方案,详细论述了捕获跟踪模块中初始态、捕获态、同步态及保护态的设计及实现;最后给出了仿真结果和基于FPGA验证的测试数据。运行结果表明设计的捕获跟踪环路功能正常,性能可靠,可完成GPS信号的捕获和跟踪。     

GPS软件接收机微弱信号捕获算法研究

捕获是GPS接收机信号处理中的关键部分,在微弱信号情况下,传统方法不能很好地捕获到卫星信号。本文将介绍一种新型捕获方法——批式捕获法来取代传统的FFT相关搜索法,为高灵敏度GPS软件接收机提供理论依据。根据GPS信号的特征,利用软件模拟出各种信噪比数值的数据,分别采用以上2种方法对其进行捕获仿真。仿真结果表明,传统方法仅能捕获到信噪比低至42dB-Hz的信号;而批式捕获法能够在较短时间内捕获到信噪比低至29dB-Hz的微弱信号,并能有效避免由导航数据位翻转造成的误捕获。     

GPS／Galileo双模捕获引擎的VLSI实现

随着卫星导航进入多星座时代,兼容GPS和Galileo的双模接收机成为目前卫星导航接收机设计的热点。捕获是卫星导航接收机基带信号处理的关键部分之一。本文通过对两种信号捕获算法的分析,提出了一种可以兼容GPS和Galileo信号的捕获引擎的VLSI结构。该结构兼顾了GPS和Galileo的信号特点,可以对GPS信号进行时域并行搜索和对Galileo信号进行时域部分并行搜索。最后给出了该结构各个组成单元的设计方法,在Altera公司的EP2S180FPGA器件上验证通过,并在0．18μm的CMOS工艺下综合,电路规模是3514231平方微米。     

恒虚警差分累积GPS信号检测研究

在城市街道、峡谷、森林等环境里,GPS信号变得十分微弱.针对这些弱信号环境下捕获GPS信号的问题,将差分累积应用于GPS信号的检测.由于差分累积具有较大的多普勒频移容差,因此在克服由载波频移带来的累积衰减上具有优势.更主要地考虑到了不同的GPS信号捕获环境下,噪声背景的强度会发生变化.噪声强度的变化需要接收机自适应地调...     

高动态环境下GPS信号处理与分析

为了研究如何消除高动态环境下多普勒频移对GPS信号的影响,首先根据多普勒频移,中频信号频率,载噪比等参数建立高动态GPS中频信号数学模型,得出一个高动态中频信号.然后,根据模拟的中频信号,分析载体的高动态运动对捕获和跟踪造成的影响,结合跟踪环的工作原理和数学模型,设计一个环路噪声带宽随多普勒频移可变化的跟踪环路,得到了...     

基于GPS授时的电网频率测量技术的研究

提出了一种基于GPS授时的电网频率测量的新方法,系统以GPS接收机提供的1PPS信号为基准源,结合GPS时钟信号和恒温晶振时钟信号精度互补这一特性,通过调控恒温晶振的压控端,使其输出频率随之改变,以维持短期和长期的时钟精度和稳定性。然后将此时钟提供给DSP的定时器,通过DSP的e CAP模块对输入信号的上升沿进行捕获,记录两个上升沿的触发时间得到电网的实时频率。     

基于混沌振子的微弱GPS信号检测算法

针对微弱GPS信号的高灵敏度检测算法是当前室内环境下,GPS接收机捕获信号亟待解决的问题。由于混沌振子具有对周期信号敏感,对噪声免疫的特性,相轨迹会因为同频率周期信号发生明显改变。本文将其应用于室内环境下检测GPS信号,提出了基于Duffing混沌振子的微弱GPS信号检测算法;采用Leyapunov指数判定相轨迹所处的临界状态,辅助测量GPS信号的存在;将数值迭代方法应用于算法的实现。仿真结果表明,与传统的GPS信号检测方法相比较,基于混沌振子的检测算法可以快速捕获极低信噪比条件下的GPS信号,有效提高了捕获率和检测性能。     

基于码存储的SGR信号跟踪实时性提高方法

在GPS软件接收机信号跟踪过程中,为了解决传统的八通道GPS跟踪方法耗时较长,提出了一种基于码存储的SGR信号跟踪方法。本文对传统的八通道的GPS码跟踪方法进行了分析与理论介绍,基于传统跟踪方法码产生耗时较多,提出了预存码的方法,并介绍了预存码方法的原理与程序流程,最后对两种方法进行了实验测试,通过传统方法与码存储方法的比较分析与仿真实现,证明了码存储方法能够消除码产生的时间,并且输出导航信息幅值不受影响。     

基于GPS模拟器的接收机测试方法研究

研究利用GPS信号模拟器进行的一系列典型的GPS接收机仿真测试研究。与传统的通过室外天线相比,新的测试方法发生了从定性到定量的转变。通过这些测试,可以验证移动消费产品（例如导航仪和其他手持式接收机）中嵌入式GPS接收机的功能及其技术状况。测试数据结果表明,基于模拟器的测试方法可行。     

USB接口GPS中频信号采样器研究与实现

提出了一种模块化的GPS中频信号采样器设计方法基于GPS射频前端芯片来设计信号前端电路;利用FPGA实现了射频前端与USB之间数据实时高速传输;提出了采样率转换在FPGA中实现的方法和适合本采样器的信号验证算法系统测试结果表明,该设计的GPS中频信号采样器信号验证算法高效准确可靠性高,适用于GPS软件接收机算法的开发与试验     

Digital IF GPS Signal Simulator Design

In order to test the static and dynamic performance of a Global Positioning System (GPS) receiver, a GPS signal simulator is required to generate real satellite signals in various environments. The software simulator is widely used because of the advantages of being flexible and reprogrammable. Therefore, a digital intermediate frequency GPS signal software simulator which implemented using MATLAB software is proposed. It is a method to calculate the satellite ephemeris parameters by using the anchor point, satellite elevation angle and azimuth angle, and to achieve navigation information transmission delay by modifying the C/A code frequency based on analyzing the positional relationship between the satellite and the receiver. The simulation results show that the simulator is correct and effective. When the receiver is stationary and the satellite is moving, the receiver positioning error is less than 1 m.     

基于单片机的GPS定位系统设计

本设计系统以Atmel公司的8位单片机AT89S52作为微控制器,采用长天科技的GR-87GPS模块作为GPS接收机,以显示模块12864和按键作为人机交互接口,以24C16为存储介质,设计了—个GPS定位系统,实现了从GPS接收机中获取、显示、存储日期、时间、精度、纬度等信息的功能。该定位系统具有反应速度快,定位精度高,信号稳定,覆盖率广的特点。     

电网状态监测系统GPS同步时钟的稳定性研究

GPS接收机输出的秒脉冲信号在统计意义下与国际标准时间高度同步,具有相当高的精度,但是由于其误差服从正态分布,单个秒脉冲误差可能较大。为提高基于GPS的同步时钟的精度和稳定性,该文根据GPS时钟信号和晶振时钟信号精度互补的特点,提出了一种利用GPS时钟同步晶振时钟的新方法,实现了高精度、高稳定度的同步时钟。所设计的GPS同步时钟不受GPS信号短时失效的影响,具有较高的可靠性和实用性,能够满足电力系统电网状态监测的要求。     

基于循环谱的GPS信号快速捕获算法

本文提出了一种基于循环谱理论的GPS信号捕获的新方法。将循环谱理论应用到GPS系统中,采用频域平滑周期图法估计出GPS中频信号的循环谱,分析循环谱的幅度、相位和位置信息,从而实现对其载波频率、伪码速率和初始相位的估计。本文还对伪码速率的估计算法提出了改进。最后,对捕获过程进行计算机仿真验证,证明了该算法的有效性。这种捕获方法避免了多维搜索,很大程度上减小了平稳噪声和干扰的影响,估计精度高,适用于低信噪比情况。     

GPS software receiver implementations

Software-based GPS receivers are the focus of current research because of their reprogramming ease and flexibility. Sampling an incoming wideband signal will allow the receiver to capture more navigation signals from different standards. This task is very important for more accurate position determination. This article explains the various components needed to implement a GPS based software receiver and shows the results of one implemented in MATLAB