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全球定位系统(GPS)为了解决人们在宇宙中的导航和定位问题。连续发展多年至今,已能向全世界提供高精度的导航和定位信息。目前,它已经在地质勘探、交通运输、航天航空、国防军事等领域发挥着越来越重要的作用。GPS接收机是GPS系统的重要组成部分,在国内由于技术的封锁,发展相对比较慢。特别是在航空、航天等领域,需要适应各种场景,特别是高动态的场景。因此,对高动态GPS接收机原理的研究和分析,进而设计其硬件架构并将其实现,有极其重要的意义。
文章首先介绍了GPS系统的定位解算原理,接着分析了GPS信号结构、以及高动态带来的影响等问题。然后从功能上划分为几个模块:射频前端,AD模块,捕获模块,跟踪模块以及PVT解算模块,显控模块。接下来讨论了每个模块的实现方案。最终结合前述高动态的要求,从总体上设计出了接收机的功能架构,并且对接收机的硬件架构部分做了详细的研究,最后对其进行了设计并实现。同时根据实际调试中遇到的问题,合理解决了时钟不稳,电压有毛刺等关键问题。最终使GPS接收机在实际测试中能工作在一个高效稳定的硬件平台上。