基于DSP的GPS定位解算算法研究與實現(xiàn)
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1．2 偽距的獲取
分析GPS定位解算算法可知，要解算用戶的三維位置和時間偏移量，首先需要獲得各顆衛(wèi)星的位置和相應的偽距觀測量，因此，偽距觀測量的精度直接影響到用戶位置解算的精度。
在GPS接收機中，可以任意選擇一個時刻作為本地參考時間，本地參考時間與GPS系統(tǒng)時間的差值即為時間偏移量tu。對于GPS信號發(fā)射時間而言，如果不考慮每顆衛(wèi)星的時鐘修正項，所有衛(wèi)星的導航電文子幀1的起始點都是在同一時刻發(fā)射的，因此可以認為不同衛(wèi)星的導航電文子幀1的發(fā)射時刻是相同的，但是不同衛(wèi)星的子幀1的起始點是在不同時刻接收到的，這個時間差就代表不同衛(wèi)星到接收機的時間差，即距離差。在導航電文中，子幀1每30 s出現(xiàn)1次，而不同衛(wèi)星信號到達接收機所需時間的差值最大只有20 ms。因此，很容易保證所觀測的不同衛(wèi)星的子幀1都是在同一時刻發(fā)送的。統(tǒng)計本地參考時間與所接收到的衛(wèi)星星歷子幀1的開始位置的時間間隔即可得到偽距信息，如圖1所示為偽距測量的時間關(guān)系。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/149435.htm
在GPS接收機內(nèi)部存在兩種時間統(tǒng)計方式，本地時間T和道時間Ti。本地時間可以選擇任意一個時刻作為參考，之后便由本地晶振計數(shù)累加。通道時間由三部分組成：20 ms計數(shù)TD，1 ms計數(shù)TCA和C／A碼相位計數(shù)TCAphasc。每個通道在接收到導航電文子幀1的TLM遙測字時刻，三個計數(shù)值同時清零，之后由跟蹤得到的C／A碼相位為步長累加，即通道時間Ti為：
Ti=TD／50+TCA／1 000+TCAphasc／(1 023×1 000)
在某一中斷時刻，本地參考時間與GPS系統(tǒng)時間的差值即為時間偏移量tu，本地參考時問和各個通道時間的差值與光速乘積即為ρi，即：
ρi=(T-Ti)·c
2 系統(tǒng)方案設(shè)計
一般來說，在實時信號處理系統(tǒng)中，底層信號處理的特點是處理的數(shù)據(jù)量大，處理速度高，但運算結(jié)構(gòu)相對比較簡單，適于用FPGA進行硬件實現(xiàn)，這樣能同時兼顧速度及靈活性。上層信號處理的特點是處理的數(shù)據(jù)量較少，但算法的控制結(jié)構(gòu)復雜，適于用運算速度高，尋址方式靈活，通信機制豐富的DSP芯片來實現(xiàn)。
由于GPS接收機系統(tǒng)涉及到GPS信號捕獲算法、載波跟蹤算法、碼跟蹤算法、衛(wèi)星位置解算，用戶位置解算、以及大量的相關(guān)算法計算，綜合算法復雜且運算量相當大，同時GPS接收機系統(tǒng)要求很高的定位精度和實時的動態(tài)性能，對系統(tǒng)的體積、功耗、穩(wěn)定性等也都有較嚴格的要求。如果所有任務都由DSP來完成，不僅對DSP的壓力很大，還有可能滿足不了系統(tǒng)的實時性要求。為了協(xié)同DSP完成整個GPS接收機系統(tǒng)的工作，在該系統(tǒng)中采用一片DSP高速微處理器和FPGA大規(guī)?？删幊剃嚵薪M合搭建了系統(tǒng)硬件平臺，F(xiàn)PGA主要完成GPS信號的捕獲、跟蹤和解擴解調(diào)，以得到導航和測距信息；DSP芯片作為系統(tǒng)的主處理芯片，主要負責數(shù)據(jù)處理，以及對邏輯控制模塊的通信與控制，而系統(tǒng)外圍設(shè)備的控制與通信工作由FPGA完成。這樣可以使整個系統(tǒng)的任務合理分配，DSP芯片能更專注于大量數(shù)據(jù)的處理，使信號處理的實時性得以保證?？傮w框圖如2所示。
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