基于微波矢量信号源的卫星导航信号产生技术研究

摘要

卫星导航信号模拟器能够产生含有复杂场景误差的多系统卫星导航信号，它是高性能接收机在开发研制与性能评估过程中所必需的关键设备之一，可以在实验室等室内环境下为导航终端的测试、评估和校验提供高精度仿真信号。本文在微波矢量信号源的基础上，研究了GPS和北斗卫星导航信号模拟源播放系统。具体开展工作如下：
　　1.在矢量源硬件平台上设计了GPS和北斗卫星导航信号生成方案。卫星导航数据文件通过以太网传送到矢量信号发生器，在任意波模式下由PCI总线将导航数据传输到DDR2中；从DDR2读取导航数据后，根据信号采样格式进行并/串转换、数据映射、插值滤波、上变频以及带通滤波后生成数字中频信号；经数模转换后在射频端进行载波调制，生成卫星导航信号。
　　2.在系统实现中，通过FPGA编程完成了对数据存储器DDR2的读写控制，并且分别设计了GPS和北斗卫星导航中频信号生成模块，包括数据映射、插值滤波器、载波上变频以及带通滤波等。数据映射部分将样本点转换成对称结构，避免了因直流分量而导致的载波泄漏；采用FARROW经典结构设计了插值滤波器，解决了任意采样率数据的插值问题；根据CORDIC算法结构生成副载波，实现了卫星导航信号的频谱搬移，减小了频谱混叠。并且通过制定跨时钟域传输方案，保证了系统中不同时钟域之间数据传输的稳定性。
　　3.搭建测试环境，通过播放采集的中频数据文件对系统的性能进行测试验证。测试结果表明，该系统生成的GPS和北斗卫星导航信号能够被接收机正确接收定位，从而验证了该方案的可行性。

目录

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缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究任务

1.4 本文的主要工作和章节安排

第二章 卫星导航模拟源播放系统总体方案设计

2.1 微波矢量信号发生器介绍

2.2 模拟源播放系统整体架构

2.3 基带数据文件加载

2.4 本章小结

第三章 数据存储与控制单元设计

3.1 DDR2 SDRAM芯片及接口

3.2 DDR2控制器整体结构

3.3 控制单元模块设计

3.4 物理接口层模块

3.5 用户逻辑层设计

3.6 系统时钟域分析

3.7 基带与寄存器地址配置

3.8 功能测试与验证

3.9 本章小结

第四章 GPS和北斗中频信号实现

4.1 GPS中频数据文件生成

4.2 北斗中频数据文件生成

4.3 中频信号生成模块设计

4.4 数据映射关系

4.5 任意重采样

4.6 FARROW滤波器

4.7 DDFS设计

4.8 带通滤波器设计

4.9 本章小结

第五章 系统测试与验证

5.1 GPS信号测试

5.2 北斗信号测试

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文