GNSS_Receiver

1、封面GNSS Satellite Receiver胡洋04 28, 2015目录1、GNSS系统国内外发展现状2、GNSS接受机定位原理3、GNSS接收机系统设计4、本设计不足之处5、Thank you for listening目录1、GNSS系统国内外发展现状2、GNSS接受机定位原理3、GNSS接收机系统设计4、本设计不足之处5、Thank you for listening简介uGNSS：Global Navigation Satellite System，全球导航定位系统。u优点：相对于惯性导航、天文导航和地基无线导航，GNNS具有全天候、高精度、实时连续等特点。u目前世界上已经建成

2、和正在建设的共有四大卫星导航系统分别是： 美国：GPS 俄罗斯：Glonass 欧盟：Galileo 中国：北斗GNSS系统国内外发展现状 1美国GPSuGPS已于1994年3月24颗卫星布置完成并投入使用，中国2000年10月才发射了北斗一代导航卫星uGPS全球定位系统是目前世界上技术最成熟、最完善，应用最广泛的卫星定位系统。u从海湾战争到科索沃战争，美军越来越依赖GPS定位系统，主要是由于其在行军、导弹制导和空中打击等方面展现了优越的性能；到伊拉克战争时，几乎100%的美军和北约联盟都装备了GPS制导武器和定位设备。u发展北斗卫星导航系统迫在眉睫GNSS系统国内外发展现状 1北斗进展u20

3、07年4月第一颗第二代北斗卫星发射成功u到2011年7月27日，我们已经发射了九颗北斗二代卫星u按照计划，到2020年将建成由30颗卫星组成的覆盖全球、达到国际领先水平的北斗卫星导航系统u中国高稳定、高精度卫星原子钟的设计同美国有一定的差距u没有美国GPS系统积累的大量空间实现数据GNSS系统国内外发展现状 1目录1、GNSS系统国内外发展现状2、GNSS接受机定位原理3、GNSS接收机系统设计4、本设计不足之处5、Thank you for listeningGNSS定位系统概述uGNNS一般是由空间星座、地面控制、用户设备组成u空间星座：主要功能是向用户播放调制了导航电文的电磁波信号，向地

4、面发送实时的导航电文。uGPS空间星座是由24颗卫星组成，其中3颗是备用卫星。卫星均分布在6个倾角为55度的轨道面上，每个轨道不均匀的分布着4颗卫星。运行周期是11小时58分。u星座组成的卫星可以使地球上的任何地方在同一时间内至少观测到有效的4颗卫星。GNSS接受机定位原理2GNSS定位系统概述uGPS地面控制部分由分布在全球的1个主控制站，6个监测站和4个注入站组成。u监测站：对每颗卫星进行观测，并向主站提供观测数据。u主控站：根据监测站传输的数据计算每一颗卫星的星历、时钟校正、状态参数、大气校正，并编辑成导航电文送至注入站。u注入站：根据主控站传送的导航电文，将电文以S波段上行注入到各个卫

5、星。GNSS接受机定位原理2GNSS定位系统概述u用户设备主要是各种类型的GNSSu功能是：接受、转化GNSS卫星信号，经过处理得到必要的导航定位信息，最后实现导航定位功能。GNSS接受机定位原理2GNSS卫星信号组成uGNSS卫星信号由载波、测距码（伪码）和导航电文组成。u卫星信号是通过扩频调制、BPSK调制或QPSK调制将测距码、导航电文数据调制在载波上。u当接受机收到GNSS信号时，需要进行各种解调、解扩得到载波、测距码信息以及导航电文u导航电文中包含了导航解算所需的时间和卫星星历信息GNSS接受机定位原理2GNSS卫星信号组成u目前GPS卫星使用L1(1575.42MHz)和L2(12

6、27.60MHz)连个载波段，这些载波都是由高精度原子钟提供的f0=10.23MHz信号倍频产生的。u所有载波信号均属于300MHz3GHz内的特高频波段，这些高频信号都是以直射波传播的，能够穿透电离层、建筑物，具有很强的抗干扰能力。u波长约为10cm1mGNSS接受机定位原理2定位原理u假设接收机与原子钟之间的时钟差为 ，其中P1、P2、P3、P4均可由伪随机码进行相关处理得到延迟时间，延迟时间乘以光速即可得到u卫星坐标在星历参数中GNSS接受机定位原理21)()()(212121Ptczzyyxx2)()()(222222Ptczzyyxx3)()()(232323Ptczzyyxx4)(

7、)()(242424Ptczzyyxxt定位原理uGPS信号由C/A码（粗码）和P码（精码）组成。uC/A码周期为1023个码片，1ms重复一次，码速率为1.023MHz，每个码片宽度为977.5ns，一个码片在空间距离误差相当于293.25muP码周期为7天，所以首先捕获C/A码，并得到当前捕获时间来快速估计并捕获跟踪P码。P码的测量精度要比C/A码高一个数量级。GNSS接受机定位原理2目录1、GNSS系统国内外发展现状2、GNSS接受机定位原理3、GNSS接收机系统设计4、本设计不足之处5、Thank you for listening接收机组成及功能u主要是由天线单元、射频前端处理、信号

8、处理单元、导航解算单元组成。GNSS接收机系统设计3总体设计u整个系统主要由功能模块、电源模块、外围接口组成u电源模块为接收机和有源天线提供各种电源u外围接口则满足定位输出和用户对接收机的控制u存储器用于存储卫星数据和导航解算信息u功能模块主要是对卫星信号的转换、解调解扩、导航解算GNSS接收机系统设计3芯片选择uDSP模块选择TMS320C6747，具有375MHz的高速处理，并且其拥有可供选择的丰富的外围设备。uFPGA选择速度快、功耗低、连接功能丰富的Spartan 6E，具有并行处理和编程配置能力，并具有双寄存器6输入查找表（LUT）逻辑。GNSS接收机系统设计3目录1、GNSS系统国内外发展现状2、GNSS接受机定位原理3、GNSS接收机系统设计4、本设计不足之处5、Thank you for listeningu接收机采用C6747、FPG