基于EDA技术的简单GPS信号接收机设计毕业论文.doc

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1、目录基于EDA技术的简单GPS信号接收机设计毕业论文目录设计总说明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92.1.3GPS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

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）16目录3.2.2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203.4GPS数字接收机通道234GPS信号捕获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

3、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515.5.2GPS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601引言1.1课题的来源全球定位系

4、统（GlobalPositioningSystem-GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空，进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，同时能为用户提供连续实时、高精度的三维位置、速度和时间基准，使得GPS在航海、航天、测量、运动载体监控调度等诸多领域得到了广泛的应用。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓[1,2]。目前，GPS的应用已经扩展到海、陆、空、各种军、民用领域，包括车船导航与定位、大地测量

5、、野外勘测、海洋测量、石油勘探、管道与电缆铺设、飞机导航与进场着陆、空中交通管制、导弹制导与定位、空间飞行器的精密定轨等。GPS已经与人们的日常生活和工作密不可分，如何更好的利用GPS为我国的社会主义现化服务，已经成为当前我国科技工作者一个刻不容缓的任务。GPS系统中GPS信号接收机是直接面向用户的部分，其主要任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以获得必要的定位信息和观测量，并对数据处理、解算，以完成定位和导航工作，实时地计算出测站的三维位置，位置，甚至三维速度和时间。GPS卫

6、星发送的导航定位信号是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备即GPS信号接收机。可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同用户要求的GPS信号接收机也各有差异。由于GPS接收机用户来说最直接，如何功能强大，接收稳定，误差小精度高的GPS接收机是生产商和用户最关心的问题，关系着GPS的发展和应用，因此研究GPS信号接收和处理技术有着重大的实际意义。1.2GPS系统概述1973年12月，美国国防部批准它的陆海空三军联合研制一种新的军用卫星导航系统－navigationby

7、satellitetimingandranging(NAVSTAR)globalpositioningsystem,我们称之为GPS卫星全球定位系统，简称为GPS系统。该系统由三大组成部分构成：GPS卫星星座（空间部分），地面监控系统（控制部分）和GPS信号接收机（用户部分）[3]。－88－1.1.1空间卫星部分GPS工作卫星及其星座 由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星