弹道辅助的弹载GPS接收机技术研究

• 作 者: 杨帅
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: GPS接收机 弹道辅助 快速捕获 FPGA

火箭弹具有成本低、射程远、机动性强、高效毁伤等优点，但存在精度不高的问题。全球卫星导航定位系统能全天候提供高精度的实时定位导航，为解决火箭弹等常规弹药的射精精度问题提供了新的途径，随着未来战争形势的发展，精确打击武器已成为现代武器装备发展的主流。目前，我国所采用GPS产品的核心技术大多靠进口，而自主研制的北斗二代卫星导航系统（BD-2）还在组网中，因此，GPS关键技术研究具有重要的意义，既可摆脱国外的技术制约，也可为BD-2的具体应用积累经验。本文首先简要概述了卫星导航系统的发展历程及构成，介绍了GPS系统信号特征和定位原理，分析了接收机的结构和工作原理及弹载环境对GPS接收机的性能需求，重点研究了GPS基带信号处理的实现过程。弹载环境下，GPS接收机需满足信号快速捕获、抗过载、小体积、低成本等要求。针对这些要求，本文提出了一种基于弹道辅助的GPS信号快速捕获算法。在统一弹道和卫星参考坐标系的基础上，利用该算法快速估算出卫星和弹丸之间的多普勒频移值，进行频移补偿，实现快速捕获；采用FPGA+DSP结构实现接收机硬件设计，构建了数字相关通道，减少了DSP的计算量，实现了小体积和快捕的统一；从元器件的选型到PCB印制的全过程，采用一系列办法来提高抗过载性能，减少信号干扰反射。最后，以Quartus Ⅱ为开发平台，研究了数字相关通道主要模块的设计及实现过程，利用仿真工具进行逻辑仿真及验证，仿真结果满足系统性能要求。