GPS/GLONASS/北斗卫星信号模拟器的研究及实现

摘要

随着我国北斗导航系统的发展和建立,卫星导航与人们的生活越来越紧密。GPS/GLONASS/北斗卫星信号模拟器,为 GPS/GLONASS/北斗接收机的研制和性能测试提供完善的平台。其不仅产生高精度,高稳定性的 GPS/GLONASS/北斗三种卫星导航信号,而且能模拟多种复杂环境,为各系统之间的兼容性和互操作性的研究提供理论基础。因此 GPS/GLONASS/北斗卫星信号模拟器的研究工作对我国北斗导航系统的发展具有重要意义。
　　本文以 GPS/GLONASS/北斗卫星信号模拟器的研究与实现为核心展开,首先从GPS/GLONASS/北斗三种卫星导航系统基本理论出发,深入研究和突破了卫星信号模拟器设计中的多项关键技术:包括直接序列扩频通信技术,频率合成技术(DDS),高精度的信号延迟技术,GPS/GLONASS/北斗三种导航系统的时间与空间坐标同步技术等。然后,给出了整个系统的总体设计方案,详细介绍了系统的时基设计和逻辑时序控制(RTC),三种卫星信号的调制生成,FPGA和DSP之间的数据总线通信设计,双 DSP串口通信模块的设计,通道状态和信号功率的实时控制。为了进一步提高卫星信号的精度,设计与实现了三阶DDS和成型滤波器。接着介绍了DSP软件设计的流程,给出了卫星位置计算,可见星判断,实时伪距计算的 DSP具体实现方法。并对FPGA和DSP设计中的各个算法进行了仿真验证。
　　最后在FPGA+双DSP的硬件平台上设计实现了GPS/GLONASS/北斗卫星信号模拟器,并对其工作性能做了充分的测试和分析。通过硬件测试的结果表明GPS/GLONASS/北斗卫星信号模拟器的各项性能指标都达到了设计标准。

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第一章 绪论

§1.1 卫星导航系统介绍

§1.2 本课题研究意义

§1.3 国内外研究现状

§1.4 论文的主要内容及安排

第二章 卫星信号模拟器基本理论

§2.1 导航定位基本原理

§2.2 GPS卫星信号体制

§2.3 GLONASS卫星信号体制

§2.4 北斗卫星信号体制

§2.5 本章小结

第三章 GPS/GLONASS/北斗卫星信号模拟器设计的关键技术

§3.1 直接序列扩频通信技术

§3.2 频率合成技术

§3.3 高精度信号延迟技术

§3.4 时间与空间坐标同步技术

§3.5 本章小结

第四章 GPS/GLONASS/北斗卫星信号模拟器总体设计

§4.1 系统总体设计方案

§4.2 模拟器系统时基及RTC时序设计

§4.3 FPGA数字基带信号生成

§4.4 数据通信模块设计

§4.5 信号功率与通道开关控制设计

§4.6 DSP软件设计

§4.7 本章小结

第五章 GPS/GLONASS/北斗卫星信号模拟器硬件设计及验证

§5.1 系统硬件设计结构

§5.2 FPGA和DSP的开发平台

§5.3 GPS/GLONASS/北斗卫星信号模拟器测试验证

§5.4 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 论文工作总结

§6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果