北斗导航定位接收机的原理及硬件实现 - FengYuan.PDFVIP

第ll卷 第4期 2009年4月 题钸 V01．11No．4 Apr．2009 北斗导航定位接收机的原理及硬件实现 魏秀启，郑维广，隋绍勇 (中国人民解放军92724部队，山东 青岛 266109) 摘 要：讨论了一种北斗卫星定位通信系统 (CNSS)接收机信号处理的方法，介绍了基于载 波跟踪 电话 、PN码的捕获与跟踪电路及数据解算电路的设计和实现方法。该设计具有很高的 使用性 ．可满足一般 的定位和导航要求。 关键字：北斗；直接序列扩频；载波同步；PNl码 同步 0 引言 扩展，如扩展无线 电导航接 口等。图2所示是系 统的硬件结构图。 绝大多数动态信息的取得都离不开时间和位 该系统主要用到以下器件 ： 置参数，而卫星定位导航技术正是获取信息最强 f1)一片ARM9200微处理器、一片ARM程序 有力的工具。这项技术最早源于外层空间的争夺 FLASH和一片高速SDRAM，它们主要完成对整个 战。当时是作为一个功能强大的军事传感器来使 系统的控制 ： 用的。它的出现带来 了一场新的军事变革，可以 (2)STRATIXII高性能FPGA，该FPGA内含 说一个 国家卫星导航定位系统发展程度直接决定 DSP处理模块和6个PLL．主要负责对采样数据的 着这个 国家在未来战场上的优劣地位。同样 ，该 解扩解调 ； 技术在民用中也带来了巨大经济效益。我国的卫 f3)一片TIGERSHARC系列DSP—TS101和一 星定位导航系统在国民经济建设中占有着重要的 地位 ，是建设 国家信息体系 的重要基础设施 ，是 直接关系到国家安全、经济发展的关键性系统技 术平 台。 1 总体结构 根据当前卫星导航定位系统发展的趋势 ，考 虑到导航定位的精度 ，这里给出一种北斗接收机 的设计，其系统原理 图如图l所示 。 图1 系统整体原理 图 系统中GPS信号和GNSS信号的接收和处理采 用成品模块来完成，可直接输出GPS或GNSS的定 位和导航信息。硬件设计主要完成对GPS信号的 处理 。首先 ，北斗模块的中频信号经中频放大后 直接进行高速采样，然后系统对采样数据进行基 带处理 ，再对解算 出的信息进行定位及导航计 算，最后将所算结果传送给ARM控制器，并经处 理后显示输出。系统中的扩展数据接 口可以进行 收稿 日期 ：2008—1I-24 图2 系统硬件结构框 图 删舭ec如c，l2009．4 电子元器件主用 37 第 11卷 第4期 电子元器件盔用 V01．11No．4 2009年4月 ElectronicComponentDeviceApplications Apr．2009 片DSP程序FLASH，它们主要负责定位及导航信 息的计算。 (4)系统还可以通 FPGA 挂一片数据 FLASH、扩展一个429接El、四个RS232接 口以及 LCD显示器 。 2 硬件设计 2．1 基带处理 图3 载 波跟 踪 环 原理 图 由于北斗信号为OQPSK信号，且3颗星发射 见下式 ： 信号 的