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高动态GPS接收机研制

作　者: 叶鑫华
导　师: 胡辉
学　校: 华东交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: TMS320C32 TMS320C6713 GP2000 GPS 载波跟踪
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


GPS系统可以在全球范围内为用户提供全天候的、连续精确的位置、速度、时间等信息,在定位、导航等领域已经得到了广泛的应用,目前,GPS导航和定位技术已向高精度、高动态、高灵敏度、高抗干扰性的方向发展。GPS卫星接收机主要用于接收卫星信号和电文,由无线电信号测定用户至卫星的距离,或多普勒频移等观测量;根据导航电文,计算观测卫星的位置和速度,根据观测量和卫星的位置、速度,解算出用户的位置和速度。目前,国内大多数GPS接收机都是在国外定位模块的基础上进行二次开发,而且西方发达国家对出口到我国的GPS接收机都设置了技术指标限制,以防用于军工领域,如动态速度小于515m/s、工作高度小于18km、加速度小于4g。随着导航系统的日益发展和广泛应用,其地位和重要性日益突出,要求我们全面透彻地研究GPS定位系统,为我国的定位导航应用作出贡献。本论文全面阐述了GPS接收机的原理和软件开发过程。给出了GPS接收机的硬件和软件方案,对伪随机码、载波的捕获、跟踪等都做了较为深入的研究;完成了基于TI公司的TMS320C32及TMS320C6713 DSP芯片和Zarlink公司GP2000套片组的硬件开发,对射频、信号处理、应用等各模块电路都进行了设计及调试,其中关键器件的选取和器件参数的确定都做了详细的分析。最后在Matlab平台下进行了高动态环境下载波跟踪的功能仿真测试。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
主要符号说明  9-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 GPS 研究现状概述  12
    1.2.2 国外研究现状  12-13
    1.2.3 国内研究现状  13-14
  1.3 立项可行性与必要性  14
  1.4 高动态 GPS 接收机设计指标  14-15
  1.5 论文主要内容  15-16
  1.6 本章小结  16-17
第二章 GPS 系统概述  17-25
  2.1 GPS 系统构成  17-18
    2.1.1 地面控制部分  17
    2.1.2 空间部分  17-18
    2.1.3 用户部分  18
  2.2 GPS 卫星信号构成  18-21
    2.2.1 扩频通信原理  18-19
    2.2.2 GPS 卫星导航电文  19-20
    2.2.3 C/A 码的产生与特性  20
    2.2.4 GPS 卫星信号产生  20-21
  2.3 伪距测量原理  21-22
  2.4 GPS 接收机定位原理及误差处理  22-24
    2.4.1 GPS 定位原理介绍  22-23
    2.4.2 GPS 系统误差源及修正方法  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章 GPS 接收机总体方案设计  25-46
  3.1 硬件总体方案  26-34
    3.1.1 GP2000 芯片组及 DSP 系统概述  26-30
    3.1.2 基于 TMS320C32 和 GP2000 芯片组的硬件方案  30-33
    3.1.3 基于 TMS320C6713 和 GP2000 芯片组的硬件方案  33-34
  3.2 软件总体方案  34-44
    3.2.1 信号处理模块算法设计  34-40
    3.2.2 应用处理模块算法设计  40-43
    3.2.3 接收机系统软件设计  43-44
  3.3 GPS 接收机总体方案及指标分析  44-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章 硬件平台研制  46-78
  4.1 射频前端模块研制  46-50
    4.1.1 1575.42MHz 射频滤波电路设计  46-47
    4.1.2 GP2010 外围电路设计  47-48
    4.1.3 175.42MHz 滤波电路设计  48-49
    4.1.4 35.42MHz 滤波电路设计  49-50
  4.2 信号处理模块研制  50-54
    4.2.1 GP2021 工作模式选择  50-51
    4.2.3 GP2021 相关器主要寄存器配置  51
    4.2.3 串口传输模块设计  51-54
  4.3 基于TMS320C32 的应用处理模块研制  54-64
    4.3.1 最小系统设计  54-55
    4.3.2 TMS320C32 地址空间规划设计  55-56
    4.3.3 GP2021 和 TMS320C32 逻辑接口设计  56-58
    4.3.4 TMS320C32 与外扩 SRAM 的实现及时序分析  58-61
    4.3.5 EEPROM 及 BOOTLOADER 设计  61-63
    4.3.6 电源去耦与隔离设计  63-64
  4.4 基于TM5320C6713 的应用处理模块研制  64-68
    4.4.1 DEC6713 开发板及 EMIF 接口介绍  64-66
    4.4.2 TMS320C6713 与 GP2021 的逻辑连接  66-68
  4.5 相关器及DSP 系统的接口电路设计  68-76
    4.5.1 GP2021 与 TMS320C32 接口设计与时序分析  68-71
    4.5.2 GP2021 与 TMS320C6713 接口设计与时序分析  71-76
  4.6 PCB 板绘制  76-77
  4.7 本章小结  77-78
第五章 载波跟踪环设计  78-88
  5.1 锁相环技术  78-79
  5.2 模拟滤波器数字化的几点考虑  79-81
  5.3 载波跟踪环设计  81-84
    5.3.1 载波跟踪环设计  81-82
    5.3.2 叉积自动频率跟踪环（CPAFC）  82-84
  5.4 载波跟踪算法的仿真研究  84-87
  5.5 本章小结  87-88
第六章 系统调试  88-93
  6.1 射频前端模块调试  88-89
  6.2 基于TMS320C32 应用处理模块调试  89-90
  6.3 GP2021 及DSP 系统的接口电路调试  90-91
  6.4 接收机定位结果图  91
  6.5 本章小结  91-93
第七章 总结  93-95
  7.1 主要工作回顾  93
  7.2 本课题今后需进一步研究的地方  93-95
参考文献  95-97
附录A 中断产生程序  97-99
附录B EEPROM 烧写程序  99-100
附录C GAL 烧写程序  100-101
附录D 接收机PCB 图  101-102
附录E 接收机原理图  102-103
附录F 接收机实物图  103-104
个人简历 在读期间发表的学术论文  104-105
致谢  105

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 卫星大地测量与空间大地测量 > 全球定位系统（GPS）
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