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          基于獨(dú)立DSP平臺的實(shí)時衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的設(shè)計(jì)

          作者: 時間:2010-01-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          目前,定位系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛,中國、歐盟和日本等國都在積極發(fā)展自己定位系統(tǒng)。自1980年第一臺商品GPS信號問世以來,GPS信號不斷更新?lián)Q代,目前的主要由專用集成芯片(ASIC)搭建而成,擁有集成度高、速度快的優(yōu)點(diǎn)。但隨著衛(wèi)星系統(tǒng)現(xiàn)代化的開展,在軌飛行的衛(wèi)星日漸增多,衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用趨于多樣化,固定的硬件結(jié)構(gòu)難以完成快速系統(tǒng)更新,暴露出硬件接收靈活度低、升級昂貴的弱點(diǎn)。而軟件接收機(jī)通常是通過下變頻芯片將衛(wèi)星導(dǎo)航信號降到較低的中頻,然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器對信號進(jìn)行數(shù)字化,接收機(jī)的捕獲、跟蹤、定位等功能則由軟件在通用的信號處理上實(shí)現(xiàn),易于在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行性能升級和功能擴(kuò)展。
            從目前研究現(xiàn)狀來看,軟件接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)大多PC機(jī)或FPGA/組合[1]。而FPGA雖然是一個可編程的平臺,但其靈活性和擴(kuò)展性與純軟件相比仍然有所欠缺,而通常在此平臺中僅實(shí)現(xiàn)定位解算功能。因此,實(shí)現(xiàn)平臺的通用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)是一項(xiàng)十分有意義的工作,可以極大程度地?cái)U(kuò)展軟件接收機(jī)的靈活性。本文主要探討DSP的軟件接收機(jī)平臺結(jié)構(gòu),討論如何在現(xiàn)有DSP平臺上提供多星座衛(wèi)星導(dǎo)航軟件接收機(jī)支持,同時分析系統(tǒng)自舉引導(dǎo)功能的實(shí)現(xiàn)和基于DSP/BIOS操作系統(tǒng)的軟件接收機(jī)任務(wù)調(diào)度管理。
          1 接收機(jī)平臺結(jié)構(gòu)
            GNSS軟件接收機(jī)平臺采用模塊化,可以分為中頻數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、結(jié)果輸出模塊和電源及復(fù)位模塊。本文所設(shè)計(jì)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)硬件系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/152134.htm

            基本的工作原理:由射頻前端GP2015對天線接收的信號進(jìn)行下變頻,輸出模擬中頻信號,ADC對中頻信號進(jìn)行采樣和量化,然后傳輸?shù)絋MS320C6416 DSP進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)算處理,完成衛(wèi)星信號的捕獲、跟蹤和定位解算等功能,最后將解算的結(jié)果通過輸出模塊傳送到顯示終端顯示定位結(jié)果及相關(guān)信息。
          1.1 TMS320C6416簡介
            TMS320C6416是TI公司推出的高性能定點(diǎn)DSP[2],其時鐘頻率可達(dá)1 GHz,最高處理能力為8 000 MIPS,軟件與C62X完全兼容,采用先進(jìn)的甚長指令結(jié)構(gòu)(VLIW)的DSP內(nèi)核有6個ALU(32/40 bit),每個時鐘周期可以執(zhí)行8條指令,所有指令都可以條件執(zhí)行。該DSP采用二級緩存結(jié)構(gòu),一級緩存(L1)由128 Kbit的程序緩存和128 Kbit的數(shù)據(jù)緩存組成,二級緩存(L2)為8 Mbit,有2個擴(kuò)展存儲器接口(EMIF),1個為64 bit(EMIFA),1個為16 bit(EMIFB),可以提供64條獨(dú)立的DMA通道[3]。
            本系統(tǒng)使用50 MHz有源晶振作為DSP的外部輸入時鐘,內(nèi)部鎖相環(huán)使用×20模式(CLKMODE1=1,CLKMODE0=0),系統(tǒng)的主頻為1 GHz。
          1.2 多星座數(shù)據(jù)采集模塊
            為了使軟件接收機(jī)能夠支持多衛(wèi)星導(dǎo)航星座的中頻數(shù)據(jù)采集與處理功能,本系統(tǒng)同時提供了模擬中頻采集接口和數(shù)字中頻采集接口,2個接口可以同時使用,也可以任選其一,從而使系統(tǒng)具備較高的軟件可擴(kuò)展性。多星座中頻數(shù)據(jù)采集模塊的原理框圖如圖2所示。


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