GPS软件接收机跟踪算法及中频信号回放器的研究

摘要

全球定位系统GPS(Global Positioning System)是新一代的卫星导航定位系统，被广泛地应用于生活中的各个领域。随着GPS应用的日趋广泛，对软件接收机的定位精度和实时性的要求也日益提高。因此，寻找更加精确和高效的定位方法成为软件接收机的重要任务。而GPS接收系统的核心是其接收设备的基带信号处理单元，包括捕获和跟踪两个部分。本文详细研究了GPS信号的跟踪部分，并且基于FPGA(现场可编程门阵列Field-Programmable Gate Array)平台对GPS跟踪模块进行设计。
　　 本文在研究了GPS软件接收机的工作原理和当前的跟踪技术之后，对跟踪锁相环进行了分析和设计。在设计的过程中对鉴相器算法进行调整和改进，提高鉴相精度，降低运算的复杂性。设计了控制模块，协调控制各个子模块的工作，解决了实时性问题和非整数采样频率下带来的失配问题。定义与捕获以及导航解算模块之间的接口，最终在FPGA平台上实现了实时的多通道跟踪系统。在仿真调试成功后，下载到搭建的GPS嵌入式软件接收机平台，与射频前端、捕获和导航解算模块进行匹配工作，实现了实时的定位功能。
　　 为了便于在FPGA平台上进行实时的调试，设计了中频信号回放器，可以模拟的为FPGA平台提供实时的中频信号数据，为最终的板级调试提供了有力保障。为了实现高速数据到低速数据的传输，采用乒乓操作实现数据的缓冲，保证输出数据的连续性。