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GLONASS接收机硬件开发平台研制及关键算法研究

2020-12-15阅读(551)

GLONASS接收机硬件开发平台研制及关键算法研究

论文摘要

随着俄罗斯经济实力的恢复以及卫星导航定位作用的日益加强,俄罗斯已经开始加大对全球导航卫星系统(GLObal?NAvigation?Satellite?System,GLONASS)的技术和资金投入。GLONASS系统将在2010底实现全球覆盖,并在全球范围内可为用户提供全天候的、连续精确的位置、速度、时间等信息。GLONASS系统必定在定位和导航等领域重新得到了广泛的应用,GLONASS导航和定位技术将向高动态、高精度、高抗干扰性、高灵敏度的方向发展。GLONASS接收机主要用于接收GLONASS卫星信号和电文,由无线电信号测定用户至卫星的距离和多普勒频移等观测量,并根据导航电文计算观测卫星的位置和速度,通过计算的伪距解算出用户的位置和速度。受前苏联解体的影响,GLONASS系统在相当长的时期内处于停滞状态或半停滞状态,使系统的导航与定位精度很差,远落后于GPS系统, GLONASS接收机的研发也发展很缓慢。目前,国内大多数GLONASS接收机都是在国外定位模块的基础上进行二次开发,或结合GPS研制GPS/GLONAS组合接收机,而单GLONASS接收机的研制几乎没有。随着GLONASS的恢复发展,其地位和重要性日益突出,要求我们全面透彻地研究GLONASS系统,为我国的定位导航应用作出贡献。本论文全面阐述了GLONASS接收机的原理和软件开发过程,给出了GLONASS接收机的硬件和软件方案,对GLONASS接收机的关键算法做了较为深入的研究;完成了基于TI公司的TMS320VC54x芯片的应用处理模块的研制,及相关接口电路设计,并完成了硬件电路的调试;最后对GLONASS接收机的信号捕获、信号跟踪、导航电文参数提取、轨道外推及拟合进行了详细的研究,并在MATLAB平台下进行了仿真测试。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 主要符号说明
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 GLONASS 研究现状概述
  • 1.2.2 国外研究现状
  • 1.2.3 国内研究现状
  • 1.3 课题可行性和必要性
  • 1.4 课题内容及主要工作
  • 第二章 GLONASS 系统简介
  • 2.1 GLONASS 系统构成
  • 2.1.1 空间段
  • 2.1.2 地面段
  • 2.1.3 用户段
  • 2.2 GLONASS 时间系统
  • 2.3 GLONASS 坐标系统
  • 2.4 GLONASS 卫星信号
  • 2.5 GLONASS 与GPS 的比较
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 GLONASS 接收机开发平台总体方案设计
  • 3.1 硬件总体方案
  • 3.1.1 GG24、FPGA 与 DSP 概述
  • 3.1.2 基于 TMS320VC54x 和 GG24 OEM 板的硬件方案
  • 3.1.3 基于 TMS320VC54x 和 FPGA 基带处理板的硬件方案
  • 3.2 软件总体方案
  • 3.2.1 信号处理模块算法设计
  • 3.2.2 应用处理模块算法设计
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 基于TMS320VC54x 的应用处理模块研制
  • 4.1 应用处理模块功能框架
  • 4.2 地址空间规划设计
  • 4.3 核心板模块
  • 4.3.1 最小系统设计
  • 4.3.2 外围存储模块设计
  • 4.3.3 并行Bootloader 设计
  • 4.4 应用功能板模块
  • 4.4.1 语音系统设计
  • 4.4.2 人机控制系统设计
  • 4.4.3 数据采集系统设计
  • 4.4.4 以太网通信接口设计
  • 4.4.5 USB 通信接口设计
  • 4.5 TM5320VC54x 与GG24 OEM 板接口电路设计
  • 4.5.1 接口方案选择与主芯片介绍
  • 4.5.2 接口硬件电路设计
  • 4.5.3 程序流程与调试分析
  • 4.6 TM5320VC54x 与FPGA 信号处理板接口电路设计
  • 4.7 本章小结
  • 第五章 信号处理模块关键算法设计实现
  • 5.1 GLONASS 信号捕获
  • 5.1.1 GLONASS 中频信号结构
  • 5.1.2 FFT 捕获实现
  • 5.1.3 FFT 捕获结果分析
  • 5.2 GLONASS 信号跟踪
  • 5.2.1 跟踪环路概述
  • 5.2.2 码跟踪环设计
  • 5.2.3 载波跟踪环设计
  • 5.2.4 跟踪结果分析
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 应用处理模块关键算法设计实现
  • 6.1 GLONASS 导航电文参数提取
  • 6.1.1 导航电文结构
  • 6.1.2 导航电文中各参数的意义
  • 6.1.3 GG24 输出数据格式
  • 6.1.4 导航电文参数提取实现
  • 6.2 GLONASS 卫星位置外推
  • 6.2.1 Runge-Kutta 数值积分方法
  • 6.2.2 卫星位置外推实现
  • 6.2.3 卫星位置外推结果分析
  • 6.3 GLONASS 卫星位置拟合
  • 6.3.1 切比雪夫多项式拟合
  • 6.3.2 拉格朗日多项式插值
  • 6.3.3 卫星位置拟合结果分析
  • 6.4 本章小结
  • 第七章 总结
  • 7.1 主要工作回顾
  • 7.2 本课题今后需进一步研究的地方
  • 参考文献
  • 附录A SNG 格式参数提取算法
  • 附录B 开发平台 PCB
  • 附录C 开发平台原理图
  • 附录D 开发平台实物图
  • 个人简历 在读期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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