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基于FPGA的实时GPS接收机的设计与实现

傅迺嘉  
【摘要】: GPS全球定位系统作为一个具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫星系统,其应用价值和市场需求正变得越来越大,成为众多国内外公司和科研机构的研究对象。GPS导航定位新算法的开发与验证工作得到了普遍的重视。本课题研究的主要内容是设计并实现GPS接收机射频前端的硬件平台、基于FPGA开发板及MicroBlaze软处理器的实时GPS接收机。该接收机能实现对GPS信号的混频及积分转储,对数字信号的基带处理,能正确解码导航电文,完成卫星及用户位置的定位,并能在上位机上将处理结果实时显示。天线接收GPS卫星信号后,在基于GP2015的射频前端硬件平台上进行混频采样处理,得到实时的GPS数字中频信号。通过Xilinx公司的FPGA开发板及MicroBlaze软处理器进行软硬件设计。其中,通过Verilog编程,实现GPS十二通道相关器的硬件设计。通过基于MicroBlaze软核的C编程,实现GPS信号实时控制、基带处理的软件设计。这样,整个FPGA平台就能实现对信号的粗捕获、码相位和频率的锁定跟踪,最终实现导航电文解码及用户位置定位。通过改写bootloader和连接器脚本,实现系统的BPI模式Flash启动。基于MFC,完成上位机控制软件,实现串口/以太网通信和动态显示功能。


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