基于超深亚微米工艺的卫星导航基带SoC电路设计

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GPS全球卫星导航系统作为世界上第一个全天候、实时不间断的卫星导航系统,已经在军民两端实现了充分的应用,不仅改变了战争的形态和进程,并且渗入到了普通人的生活之中。从国家安全战略和自主可控角度出发,我国于1983年第一次提出了建立独立自主的卫星导航系统,并在2000年12月发射了第一颗北斗卫星。到2012年12月,实现了亚太地区的北斗卫星实时、连续的定位、授时以及短报文的服务。目标到2020年,将实现卫星导航信号的全球覆盖。作为整个导航产业技术最为核心的卫星导航基带SoC电路,其成熟程度直接决定着北斗产业的技术基础和经济效益,所以研制适用于市场要求的卫星导航基带SoC电路尤其的迫切和重要。本文通过分析卫星导航信号体制,深入研究了对卫星导航信号的捕获、跟踪、PVT算法,并且基于国内可靠的超深亚微米工艺进行了芯片实现,并基于该款芯片研制出了可批量供货的导航模块。本文从整体的卫星导航产业为切入点,逐步分析了整个导航终端的构成,重点对当前主流的基带处理算法优缺点进行了对比,最终确定了本课题中采用匹配滤波器加相关器的架构来进行卫星信号捕获,三阶锁相环辅助二阶锁频环来实现卫星信号的稳定跟踪,最终采用最小二乘法结合卡尔曼滤波来实现用户位置的解析。在完成了基带SoC电路搭建之后,进行了FPGA原型验证,之后进行流片设计,选择了合适的工艺进行了芯片的制造,并基于该款基带SoC电路进行了DEMO板的设计及测试。本文在卫星导航基带SoC电路设计中的架构搭建、算法实现、工艺选择等角度的研究成果,可以直接市场化应用推广,具有一定的技术领先性。
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