基于fpga的gnss软件接收机算法设计与实现

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1、意}分类号：型窆鱼Z：!UDC：39密级：公珏学号：QZ2兰2坌东南大学硕士学位论文基于FPGA的GNSS软件接收机算法设计与实现研究生姓名：汤堑堡导师姓名：匿盟速申请学位级别王堂亟±论文提交日期至Q!Q生鱼旦学位授予单位丕壶太堂答辩委员会主席戆匿盘学科专业名称戗墨型堂皇撞丕论文答辩日期至Q!Q生曼旦至墨旦学位授予日期至Q!Q生旦旦评阅人畔2010年6月111111111111111111111Illl111111111111IIII＼1760799TheDesignandRealizationofGNSSoftwareRec

2、eiverAlgorithmBasedonFPGAAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYTangXin--huaSupervisedbyProefssorChenXi—yuanSchoolofInstrumentScienceandEngineeringSoutheastUniversity，Nanjing，P．R．ChinaJune2010创性声明研究生签名：盥蠢峄日期：坐>东南大学学位论文使用授权声明东

3、南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：』蔓亟鞋导师签名：期：伽，d，6，岁摘要在美国GPS的现代化、欧洲Galileo系统的出现、俄罗斯GLONASS的复兴和中国“北斗二代”部署的大背景下，软件接收机的研究已经称为一个必然的趋势。本文以GPS为对象

4、，阐述了PRN(伪随机码)生成、GPS信号调制过程、接收机前端的下变频、采样等基本原理，同时详细分析了GPS信号捕获、跟踪过程。在GPS信号捕获环节中，为了能使算法适用于实际的硬件开发，改进了GPS捕获算法包括补零计算、循环相关改进、降采样。实验结果显示，补零计算可以弥补算法中采样点不基于2Ⅳ的不足，循环相关改进可以减少卷积的计算量，降采样可以减少整体计算数据量。三种改进算法的误差都在理论范围之内，不影响捕获的最终结果。在GPS信号跟踪环节中，主要推导了锁相环(PLL)、延迟锁定环(DLL)、锁频环(FLL)的模型，而且同时改

5、进了跟踪环路，采用了FLL辅助PLL完成跟踪的方法，前期FLL与PLL共同工作，后期PLL独立工作。实验结果显示了该辅助方法的可行性与优越性(FLL能够辅助PLL快速跟踪上目标卫星以防失锁)。最后提出了各环路编程实现过程中的要点问题。最后探讨了Virtex2pFPGA开发板原理，详细说明了SystemGenerator中的XILINX模块的结构及参数配置。为了能在FPGA(可编程门阵列)上实现GPS信号并行捕获算法，采用了前面补零计算来弥补算法中采样点不基于2Ⅳ的不足，降采样来减少整体数据量，并且在Simulink环境下运用基

6、于FPGA的应用软件SystemGenerator进行了并行捕获算法的FFT模块、虚数乘法模块，平方模块等搭建编程，同时采用了Matlab中的M文件将采样数据仿真成模拟信号导入完成仿真实验，并将仿真结果与Matlab结果进行了相应的比较和分析，得到与Matlab结果同样的捕获频率，虽码相位具有误差，但通过具体分析，该码相位误差由补零计算和降采样引起，证实了SystemGenerator在FPGA实现捕获算法可行性。、本文研究的基于SystemGenerator的FPGA开发，为以后软件接收机的后序硬件开发奠定了基础。关键字：G

7、PS接收机；捕获；跟踪；FLL；FPGA；SystemGenerator摘要ABSTRACTUnderthebackgroundofthemodemizationoftheGPS．thepresentofEuropeanGalileosystem．therevivalofRussianGLONASSandtheconstructionoftheChinesesecond．generationBeidousystem，thestudyofsoftwarereceiverhasbecomeatrend．Inthispaper,GP

8、Sistookasstudyobject．thebasicknowledgeofpseudorandomnoise(P剐叼，themodulationofGPSsignal，thetechnologyinvolvedinsignalconditioningincludingf