- 相關(guān)推薦
基子DSP的高動態(tài)GPS接收機關(guān)鍵技術(shù)討論
摘要：在高動態(tài)條件下，結(jié)合GEC公司的十二通道相關(guān)器GP2021，討論了CPS接收機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和研制高動態(tài)CPS接收機所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)，以及DSP在接收機中的功能。關(guān)鍵詞：高動態(tài) GPS DSP
GPS是美國建立的高精度全球衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)，在陸地、海洋、航空和航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而高動態(tài)GPS接收機則可應(yīng)用于導彈、衛(wèi)星、飛機導航等許多場合，但由于高動態(tài)GPS接收機涉及軍工等敏感領(lǐng)域，故國外的相關(guān)技術(shù)或產(chǎn)品對我國是封鎖的，有關(guān)高動態(tài)的核心解決技術(shù)在各種文獻中也見之甚少，相關(guān)技術(shù)必須自主開發(fā)。
GPS接收機的實時動態(tài)性能、定位精度以及功能的豐富性與其所選用的CPU性能有很大關(guān)系。具有較大動態(tài)范圍的接收機的實時運算量大、刷新速度高，對微處理器提出了更高的要求，即接收機應(yīng)具有較高的數(shù)字信號處理能力。DSP芯片具有適合于數(shù)字信號處理的軟件和硬件資源，它運算速度快、接口方便、編程方便、穩(wěn)定性好、精度高、集成方便，可用于復雜的數(shù)字信號處理算法。因此筆者的GPS接收機使用DSP芯片作為中央處理器。在此基礎(chǔ)上，采用一系列的算法，如利用接收機原始的偽距和偽距變化率進行GPS／INS組合算法和抗多徑算法及設(shè)計新的載波跟蹤環(huán)路等，提高接收機的抗干擾和動態(tài)性能及定位精度。
1 接收機的結(jié)構(gòu)設(shè)計
采用相關(guān)接收技術(shù)的GPS接收機一般可以分為三個功能模塊：射頻前端模塊，信號處理模塊和應(yīng)用處理模塊，如圖1所示。高動態(tài)GPS接收機組成與其類似，關(guān)鍵在于信號處理模塊具有快速捕獲功能和較大的捕獲、跟蹤帶寬。
信號處理模塊的主要功能是對信號進行捕獲、跟蹤、解擴、解調(diào)等，提取觀測量和導航電文數(shù)據(jù)。GPS擴頻信號的解擴一般通過相關(guān)接收技術(shù)完成，信號處理模塊的核心就是相關(guān)器。多通道接收機一般采用多通道相關(guān)器實時地跟蹤4顆或4顆以上的衛(wèi)星信號。
以GP2010、GP2021芯片組作為接收前端和相關(guān)器，GP2021由時基產(chǎn)生電路、地址譯碼器、狀態(tài)寄存器及12通道獨立跟蹤模塊等組成。其中每一獨立跟蹤模塊包含載波DCO、碼DCO、相關(guān)器和相應(yīng)的載波整周計數(shù)器、碼相位和歷元計數(shù)器等。 相關(guān)器還提供了一個5．714MHz時鐘給GP2010，對GP2010的4．309MHz信號進行欠采樣，得到1．405MHz的中頻數(shù)字信號。GP2010輸出中心頻率為1．405MHz的中頻信號給GP2021。GPS接收機前端和相關(guān)器如圖2所示。
根據(jù)DSP芯片運算速度、價格、軟硬件資源、運算精度、開發(fā)工具、功耗等因素，以TI公司的32位DSP芯片TMS320VC33作為中央處理器進行GPS信號處理和定位求解。其運算速度為75MIPS，單指令周期為13ns，內(nèi)置1．1Mbit RAM，由0．18μm CMOS工藝制造。
DSP功能包括信號收集處理、GP2021硬件控制、相位跟蹤和導航數(shù)據(jù)解調(diào)環(huán)路、GPS導航電文提取、電文推算、導航定位求解等[1](見圖3)。
信號收集處理主要完成從相關(guān)器輸入正交、同相超前和滯后通道的相關(guān)積分值，根據(jù)這些積分值實現(xiàn)碼環(huán)、載波環(huán)捕獲和跟蹤過程中的判決和濾波等功能[2]。
GP2021硬件控制主要完成碼環(huán)、載波環(huán)路的閉合控制過程。根據(jù)相位跟蹤環(huán)路和碼環(huán)、載波環(huán)路輸出的控制量動態(tài)地調(diào)節(jié)GP2021的碼DCO和載波DCO中的值，實現(xiàn)數(shù)據(jù)解調(diào)。
[1] [2] [3] [4]
【基子DSP的高動態(tài)GPS接收機關(guān)鍵技術(shù)討論】相關(guān)文章：
高動態(tài)環(huán)境的GPS信號接收及其算法研究04-30
車載導航型GPS接收機的性能分析04-28
GPS軟件接收機捕獲和跟蹤算法研究04-29
基于GPS基準網(wǎng)的GPS快速靜態(tài)定位及動態(tài)定位方法05-03
GNSS軟件接收機關(guān)鍵技術(shù)研究及實現(xiàn)05-01
基于DSP的GPS/DR組合定位系統(tǒng)的設(shè)計04-29
GPS接收機檢定規(guī)程中的相關(guān)問題研究04-30
GPS接收機的中頻信號處理算法研究04-29