一种区域定位系统接收机的设计与实现

论文摘要

本文根据现代火控定位系统的需求和发展,提出了一种区域定位系统的设计方案,以满足在GPS定位系统受到干扰的情况下仍可为火炮提供定位信息的要求。论文首先分析了这种区域定位系统的组成、定位原理和信号构成,在理论上验证了该区域定位系统的可行性。然后重点阐述了区域定位系统接收机的硬件构成和电路设计。该接收机硬件设计上采用Zarlink公司生产的GP2015芯片作为接收机的射频前端,实现对信号的下变频处理;GP2021芯片作为C/A码基带相关器,对中频数字信号进行解调和解扩,得到导航电文:LPC2214作为接收机的微控制器,完成对相关通道数据的读取、运算和对环路工作状态的控制。这种典型的接收机设计,不仅可以接收区域定位系统的测量信号,也可以实现对GPS卫星信号的接收,从而验证该硬件设计的可行性。本文还对接收机底层软件进行了模块化设计,不仅减小了各个软件模块之间的耦合,还方便了系统的功能扩展和软件维护。作者在该项目中负责接收机的硬件设计,主要完成原理图和PCB图的设计,电路板的调试工作,并编写测试程序对接收机进行测试。测试结果验证了接收机可以正常工作,符合设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 定位系统概述
• 1.1.1 GPS定位系统
• 1.1.2 伪卫星定位系统
• 1.2 区域定位系统的研究背景
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文的组织结构
• 2 区域定位系统的组成和定位原理
• 2.1 区域定位系统的组成
• 2.1.1 接收基站
• 2.1.2 控制中心
• 2.1.3 信号发射机
• 2.1.4 接收基站布局原则
• 2.2 区域定位系统的定位原理
• 2.2.1 信号源与基站的相对位置
• 2.2.2 接收基站的位置
• 2.2.3 信号源位置解算
• 2.3 区域定位系统的信号构成
• 2.3.1 m序列
• 2.3.2 C/A码构成
• 2.3.3 导航电文格式及内容
• 2.4 本章小结
• 3 区域定位系统接收机的硬件设计
• 3.1 接收机的硬件组成
• 3.2 接收机天线单元
• 3.3 接收机下变频单元
• 3.3.1 GP2015简介
• 3.3.2 滤波电路设计
• 3.3.3 晶体振荡器
• 3.4 接收机相关器单元
• 3.4.1 GP2021简介
• 3.4.2 GP2021内部结构与工作原理
• 3.4.3 跟踪模块
• 3.4.4 GP2021电路设计
• 3.5 微控制器单元
• 3.5.1 微控制器
• 3.5.2 时钟电路
• 3.5.3 复位电路
• 3.5.4 调试测试接口电路
• 3.5.5 RS232接口
• 3.6 基站数据传输单元
• 3.7 系统电源设计
• 3.8 电路板工艺设计总结
• 3.9 本章小结
• 4 接收机的底层软件设计
• 4.1 软件开发调试环境
• 4.2 LPC2214的启动与初始化
• 4.3 GP2021程序设计
• 4.3.1 GP2021测试程序设计
• 4.3.2 GP2021初始化程序
• 4.3.3 启动跟踪通道
• 4.3.4 中断服务程序
• 4.3.5 跟踪环状态
• 4.4 数据传输单元驱动程序设计
• 4.4.1 初始化及测试
• 4.4.2 GPRS数据发送
• 4.4.3 GPRS数据接收
• 4.5 本章小结
• 5 接收机的调试与测试
• 5.1 硬件调试
• 5.2 接收机测试
• 5.3 本章小结
• 6 全文结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录