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使用NI PXI的高速記錄功能 開發(fā)以軟件為架構(gòu)的GNSS接收器

作者: 時間:2013-02-18 來源:網(wǎng)絡 收藏

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本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/153583.htm

圖1.我們 e-1075機箱、多個-5661矢量信號分析儀、HDD-8264 12組RAID陣列以及LabVIEW,同時從多個頻段傳輸數(shù)據(jù)。

圖2. GNSS 前端概覽.jpg

圖2. 前端概覽

我們運用具有可配置性與流盤性能的矢量信號分析儀,收集所有可用的信號,并期望它能用在今后的信號上。

- Mark Petovello, University of Calgary

挑戰(zhàn):

強大、靈活度高,以為構(gòu)架的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(),能采集、追蹤并多方的GNSS信號,其無線電頻率帶寬可高達20 MHz。

解決方案:

模塊化儀器、射頻矢量信號分析儀與信號存儲設備,靈活、可移動及可配置的GNSS,可以傳輸、存儲射頻信號。

在當今社會,將GPS作為定位系統(tǒng)已日漸普遍,如:車輛內(nèi)置導航系統(tǒng)、手機定位等,而GPS在娛樂方面的量也逐步增多。雖然GPS是目前全球唯一的GNSS系統(tǒng),但在俄羅斯、歐洲、中國、日本和印度等地,也已經(jīng)或添加了其他相關系統(tǒng)。而GPS也不斷精益求精,改善系統(tǒng)的性能。表1整理了3個衛(wèi)星系統(tǒng)免費提供的信號:(還有一些其他的信號,但訪問有所限制)。

表1. 免費GNSS信號一覽表.jpg

表1. 免費GNSS信號一覽表

從新系統(tǒng)大量傳出的有效信號,提供了改善定位準確度和可信度的絕佳機會。然而,這也意味著GNSS接收器必須取得并追蹤這些信號。再者,隨著消費者需求的增加,這些接收器必須在樹下和室內(nèi)等更復雜的執(zhí)行環(huán)境下運作。

卡爾加里大學的定位與航行學術會議 (PLAN) 小組,開發(fā)以為構(gòu)架的GNSS接收器,導航本質(zhì)上相當于軟件定義的無線電 (SDR)。 但是,“前端”能從無線電頻率降頻轉(zhuǎn)換GNSS信號,約在1.2至1.6 GHz到數(shù)十兆赫茲的等級;這樣的采樣方法,并不適用于市面上所有的信號。此外,對于以研發(fā)為目的所取得的樣本需存儲在磁盤中,以便后續(xù)處理與分析。最后,我們需要占用最小為2 MHz和最大為20 MHz的帶寬處理信號的所有。最大的信號帶寬與對應的采樣速度,都呈現(xiàn)出很大的挑戰(zhàn)性,而在信息存儲方面尤其困難。

我們最初在前端所使用的硬件系統(tǒng),靈活性不夠高,也呈現(xiàn)出下列種種配置上的問題:

· 靈活性不高的硬件只能在某些頻寬進行采樣

· 信號存儲需要特殊的設備,不方便執(zhí)行信號傳輸

· 固定的前端采樣速度 (與對應的信號帶寬)

· 固定的采樣量化

由于這些配置上的限制,我們需要更強大且具靈活性的解決方案。

使用工具開發(fā)靈活的解決方案

NI矢量信號分析儀設備提供靈活、可移動且可配置選項等優(yōu)勢,以采集射頻采樣信號。NI系統(tǒng)還提供可配置的頻率、帶寬與采樣率,選擇的位數(shù)可量化信號,同時具有足夠的數(shù)據(jù)傳輸能力將數(shù)據(jù)至文件。

我們初始化的系統(tǒng)包含下列元件:

· NI e-1065機箱

· NI PXI-5690雙通道射頻前置放大器

· 3個NI PXI-5661 2.7 GHz矢量信號分析儀,256 MB ,包含實時流盤

· NI HDD-826412組RAID陣列(含控制器)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸

· NI LabVIEW圖形化系統(tǒng)設計軟件

系統(tǒng)運作正常,也符合我們大部分的需求。當需要從多頻帶同步傳輸數(shù)據(jù)時,我們已采購第二部分包含下列組件的單位系統(tǒng):

· NI PXIe-1075機箱

· PXI-5690雙通道射頻前置放大器

· 2個NI PXI-5600射頻降頻轉(zhuǎn)換器,20 MHz頻寬

· 2個NI PXIe-5622,16位,150 MS/s示波器,包含64 MB板載內(nèi)存

· NI HDD-8264 12組RAID陣列(含控制器)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸

· LabVIEW圖形化系統(tǒng)設計軟件

NI PXI Express機箱與示波器,提高PXI機箱數(shù)據(jù)流的傳輸能力。

我們成功地建立與測試信號采集,并追蹤表1所列出的信號運算法則。我們研發(fā)小組也常使用軟件接收器,開發(fā)新信號的采集與追蹤信號的運算法則,以改善GNSS在荒野區(qū)的定位和厘米級的精確度。



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