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GNSS接收机自动测试系统的研究与实现

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摘要

第一章 绪论

1.1 GNSS接收机的概念

1.2 GNSS系统的产业现状

1.3 GNSS接收机自动测试系统

1.4 本章小结

第二章 GNSS系统基本原理

2.1 GNSS测量基本原理

2.1.1 二维位置的确定

2.2 GNSS系统定位原理

2.2.1 卫星测距信号PRN码

2.2.2 确定卫星到用户的距离

2.2.3 用户位置解算

2.2.4 GNSS载波相位测量定位

2.3 本章小结

第三章 GNSS信号源设计

3.1 直接扩频通信系统

3.2 GPS信号的特征

3.2.1 传输频率

3.2.2 码分多址信号

3.3 C/A码的产生

3.4 C/A码的特性

3.5 GPS导航电文

3.5.1 导航电文格式

3.5.2 导航电文的内容

3.6 用户时间确定GPS时间

3.6.1 北京时间到GMT的转换

3.6.2 GMT到儒略日的转换

3.6.3 UTC时间到GPS时间的转换

3.7 延时模型

3.7.1 电离层模型

3.7.2 对流层模型

3.7.3 多普勒模型

3.8 卫星信号模拟器的实现

3.8.1 卫星信号模拟器的整体设计

3.8.2 基带信号处理部分

3.8.3 卫星信号模拟器的硬件开发

3.8.4 卫星信号模拟器的FPGA开发

3.8.5 码环NCO实现

3.8.6 成形滤波器的实现

3.9 本章小结

第四章 测试系统的设计

4.1 方案目标

4.1.1 功能要求

4.1.2 主要技术指标

4.1.3 测试系统的整体构架

4.2 测试控制器系统软件

4.2.1 测试过程管理

4.2.2 测试程序集

4.2.3 应用层管理

4.2.4 系统I/O管理

4.3 信号源、测量仪器、参考接收机

4.4 扩展控制模块

4.4.1 接口设计

4.4.2 电源开关控制

4.4.3 射频开关控制

4.4.4 功率单元测试

4.4.5 控制处理单元

4.5 FPGA内部函数模块

4.5.1 CORDIC算法原理

4.5.2 CORDIC函数的FPGA实现

4.6 人机接口

4.7 关键技术实现

4.7.1 测试系统的可靠性设计

4.7.2 批量测试的资源控制与管理

4.7.3 秒脉冲精度计算

4.7.4 智能开关系统设计

4.8 系统通用性设计

4.8.1 硬件组成

4.8.2 接口装置的通用性设计

4.8.3 开关系统的应用

4.8.4 软件接口设计

4.9 本章小结

第五章 评估软件设计方案

5.1 概述

5.2 主要功能

5.2.1 自动化测试功能

5.2.2 用户机调试功能

5.2.3 分析评估功能

5.2.4 数据分析处理功能

5.2.5 数据库管理功能

5.2.6 监测与显示功能

5.2.7 故障收集与报警功能

5.3 测试项目

5.4 技术特点

5.4.1 简单易用性

5.4.2 测试高效性

5.4.3 可扩展性

5.4.4 强大的测试信息处理能力

5.4.5 测试开放性

5.4.6 支持用户机调试研发

5.5 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间从事的科研工作

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摘要

目前,GNSS卫星导航产品技术和产业化的快速发展,其测试内容日益复杂,测试工作量激增,而且要求完成测试的时间越来越短,人工测试很难满足这些要求。再加上各专用测量设备接口单一,需要不同的接口转换附加件,造成了各产品测试结果的不准确性。随着该中心产品种类越来越丰富,以及“重庆市北斗应用终端检测与验证工程研究中心”成立,对外配套和检测的北斗卫星导航相关产品数量剧增。所以一套高效、准确、自动、通用的测试系统成为该中心和其它GNSS应用终端企业发展必须的基础保障。
   本文主要是对测试系统的需求概述、信号源设计的概述、部分模板的设计方案、测试系统的构架、及评估软件的设计方案。鉴于公司实际需求另外加了几个函数库便于处理实时信号。本文主要完成的工作量是收集平时测试弊端,总结测试指标找到测试过程中共同点来完成产品的市场需求。通过SystemView、Matlab、Modsim等工具实现对信号分析和对系统部分模块的仿真。用SiganTap ii logicanalyzer实现对真实信号的分析。文中的信号波形仿真来自SystemView和Matlab。其中整个系统的构建是本文突出的重点和创新点。遍历所有对GNSS测试系统的描述都止步于对信号源的设计,未曾有过人性化的操作方式,本文在前人的基础上,构架了整个人性化的测试系统,而且提出了人性的测试评估软件,使人们便于操作整个测试过程。
   本文首先对GNSS系统的测距展开,描述了GNSS的测距原理,使人们认识到测试系统的测试目的。然后为了系统需要在总结前人工作的基础上,提出了一整套的信号源设计方案(其中用户模型尚未建立完善,有待继续提高)。然后搭建了一个完善的通信系统来完成各种测试信号传输,数据结果传输,和高低频信号传输的平台,来完成测试系统的自动化。

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