基于FPGA的GPS模拟源数据回放系统的研究与实现

摘要

近年来,卫星导航技术快速发展,以GPS为例,已从当初的军事应用拓展到民用的各个领域,包括车辆导航、大地测量、导弹制导等。
　　随着我国工业化发展,GPS应用越来越广泛,特别在军事领域里大量使用。GPS接收机的性能测试变得尤为重要,这就需要设计一款携带方便、功耗低、性能优越的信号模拟器。目前这方面的研究还处于起步阶段,设计出的模拟器存在体积大、功耗高的问题,这样就制约了我军装备的野外使用。
　　本论文提出了一个基于FPGA的模拟源数据回放系统,将模拟信号数据存放在CF卡中,从而大大简化了数字信号处理部分的设计难度,有效地减小了系统体积,降低了功耗。根据GPS信号特点,提出系统指标要求,设计出系统的总体方案：采用一种“主机+CF卡+信号处理”的方案。该方案由以下两大部分组成,第一部分是模拟数据生成及下载 ,第二部分是模拟数据回放及信号产生,并对模拟源数据回放系统作了详细的分析,对采样模块、控制模块和模拟器射频电路进行了设计。依据系统方案,FPGA 采用自顶向下模块划分的思想,将系统划分为串口转换模块,串口时钟信号产生模块,分频模块、si4133配置模块,AD9777配置模块,CF卡读写控制模块,进而对各个模块分别编程并仿真,直到所有模块满足其设计功能。将数据回放系统各个模块进行统一的整合,经过仿真、系统联调,整体设计方案完全满足GPS模拟信号源的性能指标要求。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本课题研究的目的、意义及主要内容

第二章 GPS系统和信号特性

2.1 GPS系统

2.2 GPS信号特性

2.3接收机的基本原理

2.4本章小结

第三章 系统方案设计及硬件选型

3.1系统方案和结构图

3.2采样模块的选型和设计

3.3控制模块的选型

3.4模拟器的射频电路设计

3.5本章小结

第四章 基于Xilinx的FPGA逻辑设计

4.1 FPGA介绍及设计流程

4.2控制功能的FPGA设计

4.3本章小结

第五章 仿真和实现

5.1 GPS射频模块射频信号测试

5.2系统功能测试

5.3本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢