EDN China > 设计实例 > 通信 > 正文
?

(多图) 2-DCCF卫星定位信号接收机的设计

2008年12月09日 ?? 收藏0

多层次结构

?图2

??????? 首先,在传感器层,惯性传感器融合了陀螺仪和加速度计等的信息,GPS接收机融合了多个卫星和天线的信息;然后,系统对GPS系统的输出信息和IMU的输出信息进行融合,得到准确的方位信息,从而提高了打击精度。在算法上,采用卡尔曼滤波法。该方法大大减少了计算量,融合方法简单有效;并且由于信息分配因子的引入,使得系统的容错性得到很大改善。当然,在以后的研究中还可以考虑采用卡尔曼滤波法与其他算法如人工智能等组合的算法,以提高效率。

(3)软件无线电技术

??????? 高性能DSP技术的发展,使得GPS接收机的一些功能可通过软件来实现。这里,为减小体积、适应引信的要求,在GPS接收机中采用了软件无线电技术,如图3所示。右侧的虚线框内表示的就是DSP实现的软件无线电技术。

软件无线电技术

图3

??????? 信号的处理和控制功能都由DSP的软件来实现,从而使系统硬件结构变得简单。通过软件无线电技术(SDR)实现卫星定位信号处理算法的通用性和灵活性设计。由于其对实时性的要求不是很高,可以在后续的处理当中进行进一步的优化和功能的增强,以进一步提高其抗干扰等能力。

??????? 基于软件实现的GPS接收系统主要完成如下功能:

??????? 利用信号特点选择性接收卫星来波方向信号,去掉智能天线的加权微波网络,采用数字技术替代模拟技术完成对多路信号加权融合。简化了接收机高频部分的设计,提高了系统可靠性和通用性。

?????? 在一个DSP芯片中完成实现旋转解调,环路跟踪和抗干扰等算法;还可根据情况,在硬件平台不变的情况下,进行适时修改,提高了系统的通用性和灵活性;同时,可更加灵活有效地采用抗干扰技术,提高了系统的抗干扰能力。
(4)FPGA技术的应用

??????? 随着FPGA技术的发展,GPS接收机的很多解决方案可通过FPGA中来实现。为提高GPS的捕获和跟踪速度,如图3所示的左侧虚线框内的功能由FPGA 来实现。在GPS接收机的信息处理过程中,有相当一部分工作可由FPGA来完成,从而大大提高系统的响应速度。图4所示的是其中最常见的相关运算及其 FPGA实现。

相关运算及其FPGA实现

图4

??????? 3 系统总体设计

??????? 在射频(RF)部分,选用2或4片贴片式指向性(directional)天线接收信号,利用信号特点选择性接收卫星来波方向信号,根据旋转角度的不同,采用软件技术动态地对信号加权融合。简单来讲,就是当天线正对着卫星时,信噪比最大,此时加大加权系数;当天线背对着卫星时,信噪比最差,此时取加权系数为0。这样,既简化了接收机高频部分的设计,又较好地实现了抗干扰性能。而经典的设计中往往多采用全向天线,它们在所有的角度上都受到噪声和干扰信号的影响,系统的抗干扰能力较差。由于采用了指向性天线,使得旋转对卫星信号的调制效果更加明显,因而也容易进行旋转的解调。所谓旋转解调,实际上就是从受旋转 “污染”的信号中提取有用的数据信号;同时,还可以从中获取旋转的姿态信号(或者说进行旋转跟踪)。GPS接收系统的组成框图如图5所示。

GPS接收系统的组成框图

图5

??????? 系统的工作原理与过程是:信号在由天线接收后,经过前置放大后传给射频前端,在射频前端进行下变频,将信号变为中频,在中频上进行A/D变换,变为数字中频后传送到数字接收机通道进行处理。输入信号的FFT对应地与本地产生的伪随机码的复共轭FFT相乘,最后对乘积进行逆变换IFFT,从而得到了所有码片间隔上的相关值。若所有相位上的信号都比预设的门限值小,调整本地的调制信号继续搜索;否则,停止搜索转入跟踪。通过载波和相位的跟踪环路将信号中的伪距信息提取出来送给接收机处理器,计算出三维坐标信息。


?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

2-DCCF? 卫星定位? 接收机?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈