GPS信号和干扰仿真系统的设计与实现

GPS信号和干扰仿真系统的设计与实现

论文摘要

近年来,卫星导航定位系统在各个领域发挥越来越重大的作用,除了在军事领域的应用之外,GPS技术已经广泛地渗透到经济建设和科学实验的各个领域。本文取材于“GPS联合空时抗干扰接收机”研究课题,重点研究了GPS信号和干扰仿真系统的设计与实现,为“GPS联合空时抗干扰接收机”这一课题研究提供信号和干扰仿真场景。本文从GPS信号和干扰的仿真设计方案出发,首先讨论了GPS接收信号产生的原理,深入研究了用户可见卫星的实时判断方法、GPS信号和干扰的特征及仿真生成方法、GPS信号多普勒原理、均匀圆天线阵接收GPS信号和干扰的原理等方面的内容。其次,详细研究了GPS信号和干扰的Matlab仿真方法和步骤,在Matlab仿真设计与实现中,实现了单颗GPS卫星信号的仿真生成,以及多颗GPS卫星混合信号的仿真生成;实现了高斯白噪声以及几种常见类型干扰信号的仿真生成;实现了多普勒频移和均匀圆天线阵接收信号/干扰的仿真生成。最后,从仿真系统的实现原理和要求出发,在FPGA中用VHDL语言实现C/A码及干扰的仿真输出,通过FPGA控制AD9957实现了数字正交上变频,通过硬件电路调试,最终在硬件平台上实现了GPS信号、高斯白噪声、干扰信号的中频输出。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 GPS系统研究发展历程及现状分析
  • 1.2 课题研究背景及选题意义
  • 1.3 研究目标和主要内容
  • 第二章 GPS信号和干扰产生的原理
  • 2.1 GPS信号产生的原理
  • 2.1.1 可见卫星的实时判断
  • 2.1.2 GPS信号的频率特性及其调制方式
  • 2.1.3 C/A码的生成原理及实现方式
  • 2.1.4 GPS系统中的多普勒频移
  • 2.1.5 GPS信号的产生
  • 2.2 GPS干扰信号建模
  • 2.2.1 GPS干扰信号特性
  • 2.2.2 GPS干扰信号的对象
  • 2.2.3 GPS干扰信号的不同类型干扰
  • 2.2.4 干扰对GPS有用信号的影响
  • 2.2.5 不同类型干扰的干扰效果
  • 2.2.6 不同干扰类型的生成方法
  • 2.3 均匀圆天线阵在GPS接收机中的应用
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 GPS信号和干扰的Matlab仿真
  • 3.1 Matlab仿真实现卫星轨道模型
  • 3.1.1 轨道建模算法分析
  • 3.1.2 GPS卫星星座编程实现
  • 3.1.3 仿真结果
  • 3.2 GPS信号的Matlab仿真实现
  • 3.2.1 C/A码的生成算法分析
  • 3.2.2 多普勒频移的实现
  • 3.2.3 GPS信号的仿真生成
  • 3.3 GPS干扰信号的Matlab仿真实现
  • 3.3.1 宽带噪声干扰的Matlab编程设计与实现
  • 3.3.2 AR随机过程窄带干扰的Matlab编程的设计与实现
  • 3.3.3 单频干扰的Matlab编程实现
  • 3.4 天线阵各阵元接收信号的仿真实现
  • 3.4.1 UCA各阵元接收信号仿真的设计流程
  • 3.4.2 仿真程序编写
  • 3.4.3 仿真结果分析
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 仿真系统软件部分的FPGA实现
  • 4.1 FPGA的应用与设计
  • 4.1.1 FPGA的设计流程
  • 4.1.2 Virtex-4 系列FPGA的性能特点和基本结构
  • 4.2 仿真系统的实现方案
  • 4.2.1 仿真系统的实现原理
  • 4.2.2 仿真实现的硬件平台
  • 4.3 用FPGA实现C/A码的仿真输出
  • 4.3.1 C/A码的FPGA实现原理
  • 4.3.2 不同卫星C/A码的产生
  • 4.4 用FPGA实现干扰的仿真输出
  • 4.4.1 高斯白噪声的FPGA实现
  • 4.4.2 低通滤波器的FGPA设计实现
  • 4.5 AD9957 实现信号的数字正交上变频
  • 4.5.1 AD9957 概述
  • 4.5.2 AD9957 实现数字正交上变频
  • 4.6 GPS信号和干扰的中频输出
  • 4.6.1 仿真输出GPS发送信号
  • 4.6.2 仿真输出GPS接收信号
  • 4.6.3 在调试中碰到的问题
  • 4.7 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 论文工作总结
  • 5.2 论文工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者在学期间取得的学术成果
  • 附录A 卫星在ECEF坐标系中的坐标求解
  • 附录B 用户在ECEF坐标系中的坐标求解
  • 附录C GPS粗码的码相位分配和码序列初始段
  • 附录D AD9957 部分的VHDL编写程序如下
  • 相关论文文献

    标签:;  ;  ;  ;  

    GPS信号和干扰仿真系统的设计与实现
    下载Doc文档

    猜你喜欢