实时GNSS软件接收机的设计与实现

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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
随着世界卫星导航技术的发展,全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)已经成为航天大国的重要标志,四大卫星导航系统——GPS、Galileo、GLONASS以及中国BD-2的建立使多星座兼容操作成为可能。对多星座兼容接收机而言,可视卫星数量增加,使卫星导航系统的可用性、连续性、完好性得到提高。与此同时,基于软件无线电技术的卫星导航软件接收机也成为了本领域的一个重要发展方向,软件的可编程性可以保持接收机的通用性,易于实现对新信号、新标准的体制兼容。本文的研究工作依托国家863计划“高性能实时GNSS软件接收机”项目开展,研究并开发了12通道可配置的高动态实时GNSS(GPS L1/BD-2 B1)兼容导航软件接收机。该软件接收机将传统接收机架构中通过硬件实现的大部分功能用软件编程实现,使得接收机灵活性大为提高。该软件接收机的功能模块包括自中频信号采样之后的捕获、跟踪和单/双系统导航解算,并通过了真实卫星信号以及中频信号模拟器条件下的测试和验证。本文以数字中频信号在接收机中的处理过程为顺序,介绍了本课题中涉及的软件接收机基带信号处理算法和单/双系统导航信息处理算法,并给出了设计方案,最后给出了实际测试的结果及分析。GNSS信号的捕获采用基于FFT的并行码相位搜索捕获算法;跟踪部分采用载波跟踪环辅助码跟踪环的设计,并且为了适应高动态环境,载波频率跟踪环采用二阶锁频环辅助的三阶锁相环;导航解算部分,对于单系统定位采用的是最小二乘法,对于GPS/BD-2兼容定位,根据双系统的特点,采用了加权最小二乘法进行解算,以降低精度相对较差的GPS的影响,提高兼容定位精度。为了提高实时性,FFT和IFFT计算部分采用了MIT(麻省理工学院)的FFTW软件包来实现算法;软件相关器部分采用了Intel公司的SSE2指令进行优化;同时为了充分利用多核心CPU的性能,在软件相关器设计中采用多线程程序设计方法,将12个通道对应的相关器设计为12个单独的执行线程,以提高接收机处理速度。





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