基于FPGA的GPS SDR跟踪环路关键技术研究

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GPS软件接收机是卫星导航定位终端技术研究的热点问题,一般在PC平台上对进行研究和开发。但是因为PC平台CPU指令为串行执行,GPS信号跟踪时常遭遇严峻的实时性问题,且其体积功耗都较大且携带不便。考虑到FPGA可对数据进行并行实时处理的特点,以及其体积功耗方面的优势,本文在FPGA平台上展开了对GPS软件接收机跟踪环路的研究。   首先,从控制理论的角度分析了跟踪环路的结构,分析跟踪环路各组成部分在S域、Z域的传递函数以及整个环路的闭环传递函数,并在Matlab辅助下对环路参数的设置进行了仿真研究,得到了一组可行的环路参数,给出了在该组环路参数下系统的阶跃响应和波特图,并将该组参数用于后文的跟踪环路FPGA设计与仿真。   其次,研究了基于FPGA平台的GPS跟踪环路关键技术,对跟踪环路的组成部分:数控振荡器、鉴相器和环路滤波器作了研究和设计,设计了鉴相器和环路滤波器的控制逻辑,实现了对C/A码相位和载波相位的跟踪。在Modelsim中用实际采样数据作为激励信号测试跟踪环路,解调出了导航数据波形,并与matlab标准算法解算出的正确波形对比,两者完全一致。   最后搭建了基于FPGA/ARM/DSP的嵌入式软件接收机硬件平台。平台各组成部分包括基带信号处理部分,定位解算部分,系统控制与人机接口部分,GPRS模块接口部分。平台组成形式灵活,具备二次开发的潜力。
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