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基于TMS320C6747的弹载GPS接收机研究

张学良  
【摘要】: 火炮在现代和未来战争中占有不可替代的地位,但一直存在精度不高的问题。近年来,随着全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)的快速发展,可以实现全天候和高精度持续全球导航与定位,为火炮精确化提供了一条新的技术途径。全球定位系统(GPS,Global Positioning System)是迄今为止最为成熟的GNSS系统,我国北斗二代全球卫星导航系统(BD-02)正在组网建设。研究弹载GPS接收机可以为弹载BD-02接收机积累技术经验,加快BD-02在常规兵器中的应用,具有十分重要的意义。 然而,火炮精确化技术存在较大难度,主要体现在高过载、小尺度、低成本、身管屏蔽、弹丸飞行时间短等特点,从而要求弹载GPS接收机必须具有抗高过载、小体积和快速捕获信号能力三大特性。 因此本文基于弹载GPS接收机的三大特性,探索研究了弹载GPS接收机,在试验中取得了较好的实际效果,其主要内容: (1)针对抗高过载性,从元件选择开始贯穿整个研制过程。在印制电路板(PCB,Printed Circuit Board)设计中采取一系列方法提高抗高过载能力,这是采用国外OEM板作为弹载GPS接收机无法实现的。最后采用环氧树脂灌封进一步提高这一性能。经过落锤试验表明接收机受到3万g的冲击过载后仍继续可靠、稳定地工作。 (2)针对小体积加剧信号反射和串扰等信号完整性问题,利用射频电路和高速数字电路设计方法有效保持了信号完整性。 (3)导航数据处理器采用低功耗、高性能及小封装新型数字信号处理器TMS320C6747。它的小体积有利于接收机整体尺寸的减少;重量轻则有利于提高抗高过载性。采用CCS集成开发环境编写了C6747的底层驱动。 (4)针对信号快速捕获,本文提出了弹道解算辅助GPS信号快速捕获算法。利用该算法可快速估计高速弹丸和可视GPS卫星之间的多普勒频移,并进行多普勒频移补偿。经GPS卫星信号模拟器测试表明该算法能有效减少弹载GPS接收机的信号捕获时间,从而满足了弹载GPS接收机对信号快捕的需求。


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