生毕业论文设计基于eda技术的简单gps信号接收机设计

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1、本科生毕业设计基于EDA技术的简单GPS信号接收机设计TheDesignofSimpleGPSReceiverBasedonEDATechnology学生姓名所在专业所在班级申请学位指导教师职称副指导教师职称答辩时间目录目录设计总说明IINTRODUCTIONII1引言11.1课题的来源11.2GPS系统概述11.2.1空间卫星部分11.2.2地面监控系统21.2.3用户设备31.2.4GPS特点及应用31.3国内外发展现状41.4论文研究的目的及内容52GPS信号发生和接收原理概述62.1GPS信号结构和调制62.1.1载波62.1.2伪随机码（PRN码）62.1.2GPS导航电文92

2、.1.3GPS信号的调制92.2GPS信号接收机结构和原理102.2.1天线单元112.2.2变频器单元（射频单元）112.2.3信号通道112.2.4存储器122.2.5微处理器与显控132.2.6电源132.3数字GPS接收机133GPS信号的捕获和跟踪的分析与研究143.1GPS信号的捕获策略分析143.2载波跟踪环163.2.1锁相环（PLL）163.2.2科斯塔斯环（Costas环）163.2.3数字Costas环的功能部件173.3伪随机码跟踪环193.3.1数字非相干延迟锁相环（DDLL）193.3.2码跟踪环的功能部件20目录3.4GPS数字接收机通道234GPS信号捕获

3、和跟踪通道的设计与仿真244.1载波NCO的设计244.2数字混频器的设计274.3码NCO的设计294.4C/A码发生器的设计304.4.1M序列发生器304.4.2C/A码发生器314.4.3三位移位寄存器334.5数字相关器与积分累加器的设计344.6门限检测单元的设计344.7GPS数字中频信号发生器设计364.8信号通道的综合设计395GPS信号接收机设计445.1JRT-18型GPS信号接收模块445.2NEMA-0183数据协议455.3UART接收器设计465.4LCD显示控制单元设计485.5GPS接收机的连接与测试515.5.1GPS接收机的电路连接515.5.2GP

4、S接收机功能测试536总结与展望57鸣谢58参考文献59附录VHDL代码60设计总说明设计总说明GPS卫星导航定位技术于上世纪80年代末引入中国，经过十多年的发展，我国的卫星导航用户设备市场化的条件日趋成熟。随着我国经济的不断发展，GPS技术的应用已经渗透到许多行业中，特别是电子消费类的GPS产品中，如新式钟表、轿车和手机。开发具有自主知识产权、性能优越的GPS芯片和接收机模块是当前国内GPS技术发展的重点和难点。本研究以开发面向普通用户，使用方法较简单的小型GPS信号接收机为目的，其中以研究GPS接收机的数字基带信号处理方法及其FPGA实现为主要内容，包括载波NCO、码NCO、C/A码

5、发生器、积分清零器等核心模块的设计，并给出各模块软件和硬件的仿真结果，验证方案的正确性。本设计完成了一个单通道的GPS数字基带信号捕获和跟踪通道的设计，通过对其扩展为多通道，则可作为GPS基带信号数字化处理测试平台，也可作为导航数据解算的前端部分，是完整的GPS信号接收机的开发基础。由于FPGA的先进性和灵活性，该设计方案和实现方法可扩展到其他的扩频通信领域，有较好的发展前景。本研究使用的编程语言为VHDL硬件描述语言，软件开发平台为Altera公司推出的CPLD/FPGA集成开发环境QuartusII，硬件开发平台为一套FPGA开发板，其核心FPGA芯片为Altera公司的Cyclon

6、e系列的EP1C6Q240C8，设计最后通过利用一个GPS信号接收模块（JRT-18）获得NEMA-0183标准的GPS数据，并使用FPGA设计串行数据接收器和液晶显示控制系统，完成了整个GPS接收机的设计。该GPS接收机为是一个16通道的GPS接收机，设计的GPS接收机的性能参数如下：(1)、具备同时跟踪16颗卫星的能力；(2)、输出串行数据更新率为1秒钟，比特率为9600；(3)、接收机工作在L1频段，捕获C/A码；(4)、典型的信号捕获灵敏度为-147dbm，典型的信号捕获灵敏度为-154dbm(5)、接收机的定位精度为5-25米范围内；关键词：GPS接收机；捕获；跟踪；FPGA；

7、VHDLIIINTRODUCTIONINTRODUCTIONGPS(globalpositioningsystem)thetechnologyofnavigationbysatellitewhichisbroughtinCHINAon8thdecadesoflastcentury.Withthedevelopmentofthisyears,themarketofnavigateequipmentbecomeverymature.At