单频GPS软件接收机通用硬件平台的设计与验证

摘要

目前随着软件无线电技术发展，软件GPS接收机逐渐成为满足灵活多变应用需求的热点方案，并引领着我国北斗、欧洲伽利略等系统接收机的研究与发展，向着多系统组合导航迈进。各卫星导航定位系统间的差异性和组合导航的兼容性要求在统一硬件平台上实现各个系统信号的同时采集，统一规算，集中处理，而目前满足单一导航系统的通用硬件平台尚未出现，本课题拟整合当前各种数据采集传输实现技术完成单频GPS软件接收机通用硬件平台的设计，并进行必要的验证工作，为组合导航和兼容机的研制做出探索性的尝试。
　　 文中首先就GPS系统构成及其定位原理、软件无线电与GPS接收机技术和信号采集处理传输技术进行了综述和总结，在软件GPS接收机典型结构的基础上分析了单频GPS软件接收机功能需求，明确了单频GPS软件接收机通用硬件平台GPS信号采集、基带算法支持和数据及功能开放性要求三大需求，提出了基于NJ1006AK和TMS320C6416的通用硬件平台实现方案，并就实现方案中用到的主要芯片、硬件电路设计、固件及其上位机PCI驱动开发进行了详细介绍，最后通过单频GPS软件接收机通用硬件平台上采集GPS数据频谱分析和快速FFT捕获算法的执行验证了整个硬件平台设计的可行性和合理性。
　　 基于NJ1006AK和TMS320C6416的通用硬件平台实现方案采用NJ1006AK完成GPS信号接收，采用Mcbsp接收射频前端NJ1006AK数字化输出，通过Mcbsp事件驱动EDMA在外部扩展SDRAM中进行乒乓缓存，通过EMDA毫秒中断与基带算法同步数据，同时在EDMA毫秒中断中触发PC机PCI中断，实现TMS320C6416和PC机PCI主设备驱动程序的交互和通信。此外还通过存储接口扩展出ST16C550作为低速通信串口配合PCI完成数据和功能的开放。
　　 该方案充分发挥了DSP内部集成Mcbsp、EDMA、EMIF、PCI等硬件资源，达到了CPU运算处理和高速实时连续信号采集的并发的目的，具有使用芯片数量少，外围接口电路简单化、标准化的特点，非常适合作为一个通用硬件平台，是未来组合导航研究和兼容机研制的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2课题研究背景及意义

1.3论文主要内容和结构安排

第2章 GPS软件接收机相关技术

2.1 GPS系统构成

2.2 GPS单点伪距定位原理

2.3软件无线电与GPS接收机技术

2.4信号采集处理输传技术

第3章 软件接收机通用硬件平台方案与电路设计

3.1接收机通用硬件平台需求

3.2接收机通用硬件平台实现方案

3.2.1通用硬件平台实现分析

3.2.2通用硬件平台实现方案的提出

3.2.3通用硬件平台主要芯片介绍

3.3接收机通用硬件平台电路设计

第4章 软件接收机通用硬件平台底层软件开发

4.1通用平台硬件资源的软件配置

4.1.1 Mcbsp接收配置

4.1.2 SDRAM接口配置

4.1.3 EDMA乒乓缓存配置

4.1.4 PCI接口配置及上位机驱动开发

4.1.5扩展串口ST16C550配置

4.1.6中断系统配置

4.2通用硬件平台数据采集方案

第5章 软件接收机通用硬件平台验证

5.1采集数据谱分析验证

5.2捕获算法分析验证

第6章 总结与展望

6.1总结与结论

6.2未来研究工作展望

参考文献

致谢

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