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全球定位系统(GPS) 作为一个具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫星系统,其应用价值和市场需求正变得越来越大,成为众多国内外公司和科研机构的研究对象。GPS导航定位新算法的开发与验证工作得到了普遍的重视。本文通过对GPS系统结构和信号处理流程的仿真,研究通过可编程器件FPGA和嵌入式ARM 微控制器构建GPS 实时处理平台,实现GPS系统软硬件的模块化、可编程化及可移植化。
首先,介绍了GPS系统的组成和信号结构,使用Matlab 实现GPS 信号处理的算法开发并进行可行性验证。继而通过SystemC/TLM 完成系统的交易级建模,借助于对软硬件协同仿真结果的分析,合理划分软件系统与硬件系统的模块,奠定系统总体软硬件架构。随后将硬件模块逐步细化至寄存器传输级,最终在FPGA 上实现12 通道中频数字相关器;而ARM 上软件模块通过采取合理的调度方案,实现对GPS 信号处理系统的实时控制,完成GPS 卫星的捕获、跟踪、解码和定位。
文章将重点放在了12 通道数字相关器的设计及基带控制环路的控制上,给出了详细的设计方案和功能测试结果。
本文还同时给出了系统实时运行结果及相应的性能分析。