基于DSP和FPGA的多通道GPS中频信号源设计与实现

卫星导航信号源是卫星导航接收机研制过程中的重要测试设备。采用软件无线电技术,实现了一种基于DSP+FPGA的多通道GPS中频信号源。基于GPS中频信号数学模型,给出了系统整体设计方案。采用模块化设计,详细阐述了DSP与FPGA的数据交互逻辑、总线接口模块、载波NCO模块、码模块和导航电文缓冲模块等系统关键部分的实现及重要参数设置的依据,并给出Model Sim-Altera 6.4a下各模块的仿真结果。实测结果表明,信号源生成中频信号波形、频谱符合GPS信号体制规范,且能够被软件接收机正确捕获、跟踪。该信号源具有良好的实时性和可扩展性,成本可控,可有效应用于实验室环境下接收机的性能测试。

GPS射频信号源的设计与实现

在研究GPS信号结构的基础上,给出了GPS射频信号源的设计方案,并分模块进行了设计与实现。实验结果表明,基带/中频模块实现了GPS信号的BPSK调制和扩频调制,输出数字中频信号;射频模块实现了上变频功能,完成了信号的射频调制。

磁隔离技术在GPS信号模拟源设计中的应用

随着计算机技术的发展,测试技术和方法也取得较大的进步。在对测试的安全性和可靠性要求越来越高的同时,对测试系统也提出了许多新的要求,如集成度高、便携、小功耗和耐用等。针对某星载设备的测试要求,以及适于高温环境、安全、高可靠需要,研究并比较了几种信号隔离技术的优缺点,最终选用了磁隔离技术,设计并实现了具有信号隔离功能和USB接口的便携式GPS信号模拟源及上位机软件。经过高温环境测试,信号输出稳定,输出波形无失真,已成功应用到航天器的测试中。通过使用,磁耦隔离相比传统的光耦隔离,具有对高温的敏感性低、适用高速率传输、低功耗、小体积、通道间匹配度好且通道配置灵活等诸多优势。

基于GPS射频模拟信号源的无人机导航系统研究

为了在室内验证卫星导航功能,采用飞机模型计算机、GPS硬件仿真器和GPS射频模拟信号源,提出了一种模拟卫星动态绝对定位的设计思想;根据导航计算需要,对系统中涉及到的不同坐标系进行转换;搭建半物理仿真平台,给出无人机自主导航的验证方案;仿真结果表明,基于GPS射频模拟信号源的无人机导航验证方法切实可行,导航系统具有良好的稳定性。

利用气枪主动源资料研究高频GPS与强震仪信号特征

高频GPS在地震学研究中起着重要作用,然而其地震信号的稳定性和适用范围仍不清楚;由于气枪震源可重复性比较高,可提供定量的震源波形信号进行分析,特别适于对仪器的信号特征进行分析和标定.我们根据2016年5月在福建漳州南一水库的气枪主动源激发观测实验获取的高频GPS与强震仪资料,对比分析了不同频率下高频GPS和强震仪的信号特征.研究发现:(1)气枪的沉放深度、枪阵的尺寸以及水深影响两者信号相关性;(2)高频GPS记录到的位移信号与强震仪仿真的位移信号具有高相关性,且在10~60 s频带内两者的波形相关性最高;在长周期上,高频GPS比强震仪稳定性更高.对比发现高频GPS可以作为地震观测的“位移计”,在大震的近场观测中具有其独特的优势,可以作为地震仪观测的有效补充;同时,高频GPS可以应用于地震预警与烈度速报以及快速确定大震破裂过程等工作中.

基于USRP的GPS基带信号源设计与实现

介绍了GPS信号源的现状,分析了GPS信号源设计中目前被广泛采用的中频信号源结构,得出该设计实现复杂并且不利于教学的结论。针对国家级军用导航实验教学示范中心的卫星导航教学课程,提出了使用基于DQUC(直接正交上变频技术)的GPS基带信号源实现方案。分析了信号源的组成模块,对信号源的各个模块实现原理进行了介绍。针对参数更新频率较低以及基带信号发生带来的计算量过大等问题进行了分析,并给出了解决方案。同时采用Lab VIEW软件与USRP(通用软件无线电外设),实现的结果验证了设计的可行性。

一种适用于GPS软件信号源的信噪比模拟算法

为了解决GPS中频导航信号的信噪比模拟问题,根据导航信号的特性,通过对信噪比公式中信号功率和噪声功率计算式的修正,使得参与信噪比计算的信号功率和噪声功率更为接近真实情况,得到更为准确的信噪比值.最后通过软件接收机输出载噪比值与模拟器预设值进行对比,实验测试结果表明:对于单通道,在36.1~50.1dBHz载噪比区间,信噪比模拟精度能够达到0.1dB;对于多通道,在36.1~48.1dBHz载噪比区间,信噪比模拟精度约为0.23dB.总体来说,修正的信噪比估算方法模拟的信噪比精度比原有方法更高,可广泛的用于测试软件接收机性能.

GPS射频干扰浅析

由于GPS接收机的工作有赖于GPS卫星信号,所以易受射频干扰(RFI)的影响。射频干扰可能会引起导航精度的降低或接收机跟踪的丢失。本文论述了信号噪声比和信号噪声密度比的概念,分析了射频干扰对GPS接收的影响,最后说明了直接检测RFI的方法以及RFI源的定位。

GPS软件接收机中频信号源的设计与实现

基于软件无线电的GPS接收机软件化的实现,以其可编程、易修改、模块化、对算法适应性强、可扩展性优等特点,成为近些年卫星导航领域的研究热点。文章就GPS信号的构成、调制方式、信号特性以及信号源设计进行了详细的阐述,在Matlab/Simulink平台上实现各参数可控的、满足各种实际条件的GPS信号源的建模与仿真,为GPS软件接收机算法研究等后续研究工作提供前提条件。

基于GPS同步信号源的电能相量测量系统研究

以大规模配电网的电能相量测量为研究对象,采用全球定位系统(GPS)接收器开发了一种适合于同步信号源的电量连续监测技术。与专业的相量测量装置不同,所提出的测量方法仅需使用通用型数据采集卡(DAQ)和处理软件即可实现对电能相量的测量,利用高精度GPS接收器实现不同远程装置之间的数据同步,结合长度固定窗口和长度可调窗口2种测量方式对同步相量的绝对相位进行评估。通过对模拟信号和实际信号的测试分析,结果表明,DAQ可以达到与专业硬件相同的同步精度数量级,且所提出的2种测量方式的精度均满足配电网系统状态估计、控制和继电保护的要求。

微波信号源GP-IB标准接口的设计

提出了一个微波程控信号源的GP－IB标准接口的设计方案，并在微波信号源上得以具体实现。相对于一般的标准接口，本接口具有简单、实用和可移植性强等特点。

ADS-B信号干扰源自动监测与粗定位技术研究

针对自动广播相关监视(ADS-B)数据链存中GPS信号容易受到干扰的情况,提出了一种自动监测和粗定位方法来确定GPS信号干扰源。该技术处理方法在不改变现有ADS-B系统的基础上,只是对系统软件功能进行扩展,利用ADS-B地面站接收的目标数据,实时跟踪每个目标的运动轨迹,制定跟踪规则和算法,开展GPS信号干扰分析,准确获取GPS信号丢失和恢复的时间、经纬度、高度等数据,并与飞机的飞行轨迹进行对比分析,同时将分析数据展现在电子地图上,通过飞行大数据分析降低GPS信号干扰排查成本,提升人工排查GPS信号干扰源的效率,减少民航飞行安全隐患。

一款无源定位系统集成式测试信号源设计

为满足某款无源定位系统功能测试的需要,设计了一款以FPGA芯片为控制核心的模拟信号源。信号源基于直接数字频率合成器(DDS)技术生成特征频段的模拟辐射信号;同时,信号源内部GPS接收模块解码自身实时位置,并通过无线通信同步传输给地面无源定位系统。比较系统对信号源位置的探测结果和GPS定位结果,可对系统定位功能进行评估和完善。结果表明特征频段(VHF、VLF/LF)信号频率抖动范围在0.1%以内,并能实现信号源位置信息秒级的同步收发,基本达到预期目标。