论文摘要
自从GPS问世以来，就以其高精度，全天候，全球覆盖，方便灵活和优质价廉吸引了全世界许多用户。但是我国所用的GPS芯片和OEM接收板几乎都是靠进口，也没有开发出高水平的整机和系统。随着GPS应用的日益普遍，开发低成本、高性能的有自主知识产权的GPS接收机变得越来越重要。本文主要研究GPS基带信号处理的实现，研究和设计基于SOPC的GPS接收机平台。由于FPGA良好的可扩展性，可以很方便的在基于SOPC的GPS系统上扩展地球地理信息系统(GIS)、遥感(RS)两大功能，即3S结合技术；还可以扩展实时通信(如GPRS)、远程控制、多媒体娱乐和网络通信等功能，满足不同用户的需求，在降低开发成本的同时还可以大大节约开发周期。另外，基于SOPC的GPS接收机系统可以为研究人员研究新的GPS处理算法、研究不同的导航系统提供很好的试验平台。所以研究基于SOPC的GPS可扩展型嵌入式接收机系统有很重要的意义和价值。在GPS接收机中，要得到GPS导航数据，必须将本地信号和接收到的信号同步，完成对GPS信号的解扩和解调处理。这是一个复杂的信号处理过程。一般GPS接收机包括射频前端、基带信号处理和定位导航三部分。本文主要针对GPS的基带信号处理进行研究，首先根据GPS信号产生原理对GPS中频信号进行建模，然后利用此GPS中频信号进行基带信号处理的研究，提出了基于FFT的平均采样快速捕获算法，在MATLAB环境下完成了算法的设计、验证与仿真，并最终利用FPGA实现GPS基带信号处理。最后提出基于SOPC的GPS接收机嵌入式系统设计方案，利用在FPGA中嵌入微处理器核的方法，实现GPS信号的定位导航运算，从而使GPS接收机仅由一块FPGA和一块射频前端芯片来实现，减小GPS接收机体积，降低了成本。通过试验仿真验证表明，利用FPGA实现GPS基带信号处理是可行的，而且信号的捕获时间由原来的42.96秒缩小到最多21ms，捕获性能大大提高；导航和定位部分的仿真结果也表明在FPGA中嵌入的MicraBlaze微处理器有能力完成导航和定位的运算功能，由此说明研究基于SOPC的GPS接收机平台是可行的。