多通道GNSS接收信号处理平台设计

摘要

随着科技发展，当今社会对全球导航卫星系统（GNSS）的定位通信需求越来越高。GNSS接收机正在从传统的单通道单模向多通道多模兼容、联合定位发展。然而较高的运算复杂度对硬件的实现提出了挑战。研究多通道 GNSS接收信号处理平台对多通道多模卫星导航技术的研发有着重要的意义。
　　本文采用高速ADC+FPGA+DSP的系统架构，设计10通道GNSS接收信号处理平台，能够兼容低中频、零中频、超外差的射频前端输出信号，实时对 GNSS信号进行捕获、跟踪、定位解算，以及支撑复杂算法的研发与测试。本文研究工作主要为：
　　1、设计平台的功能架构，将其划分为信号采集、信号解调与基带处理、信号解算与控制三大功能模块，分析各模块的性能与功能需求，采用ADC+FPGA+DSP的架构，对主芯片进行选型；
　　2、结合GNSS信号处理的需求，根据各芯片内部和输入输出接口的电气特性和规格要求，完成平台的电路设计，并且探索部分电路的改进方法，例如改进的菊花链式调试电路、单端/差分兼容输入接口等；
　　3、将信号完整性、电源完整性、电磁兼容的相关理论应用到平台的12层高速PCB设计上，结合实际环境进行布线前仿真，遍历各个布线场景的反射、串扰、EMI情况，得到最佳布线场景和约束要求，并在布线后仿真验证，完成平台的物理设计；
　　4、细心研究DSP、FPGA的底层运作，梳理各个模块的配置流程，并根据高速走线的时序约束和平台需求来计算各个配置寄存器的参数，完成平台上 DSP、FPGA的驱动程序设计，包括高速总线接口驱动、USB传输接口驱动等；
　　5、对平台进行软硬件测试，包括测试电源、时钟、ADC采集、FPGA与DSP之间通讯，平台和上位机之间通讯等功能模块，在平台运行北斗二代、GPS定位程序，验证平台的有效性。

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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 本文主要工作和内容安排

第二章 平台的整体方案设计

2.1 系统架构设计

2.2 主模块需求分析

2.3 主模块器件选型

2.4 本章小结

第三章 平台的硬件原理设计

3.1 信号采集模块设计

3.2 信号解调与基带处理模块设计

3.3 数据解算与控制模块设计

3.4 外围通讯模块设计

3.5 时钟分配网络设计

3.6 电源分配网络设计

3.7 本章小结

第四章 平台的电磁兼容PCB设计

4.1 PCB框架设计

4.2 高速信号互连设计

4.3 本章小结

第五章 平台的驱动软件设计

5.1 DSP底层驱动设计

5.2 FPGA底层驱动设计

5.3 软硬件测试与验证

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

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