基于PCI9820和GP2015的GPS信號采集與頻譜分析

1 引 言

典型GPS接收機(jī)主要由4部分組成：天線、射頻前端、相關(guān)器和導(dǎo)航解算模塊。為保證GPS接收機(jī)的實(shí)時處理，關(guān)鍵的基帶信號處理模塊――相關(guān)器一般由專用集成電路來實(shí)現(xiàn)。對于軟件GPS接收機(jī)，其射頻前端模塊仍由硬件實(shí)現(xiàn)，基帶處理由軟件實(shí)現(xiàn)，其軟件平臺可以是數(shù)字信號處理器 (DSP)，也可以是通用PC機(jī)。采集真實(shí)GPS信號，把數(shù)據(jù)存在普通PC的硬盤上，利用PC豐富的軟硬件資源進(jìn)行軟件接收機(jī)設(shè)計開發(fā)，是當(dāng)前GPS接收機(jī)發(fā)展的一個活躍的方向。為保證采集GPS數(shù)據(jù)的有效性，要綜合考慮的指標(biāo)包括采樣率、量化位數(shù)、數(shù)據(jù)連續(xù)完好性等指標(biāo)，這是選擇數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的依據(jù)。

本文介紹了一種基于PCI?？偩€的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用ADLINK公司生產(chǎn)的PCI9820數(shù)據(jù)采集卡，實(shí)現(xiàn)對ZARLINK公司的射頻模塊GP2015輸出的中頻GPS數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)存到硬盤上，以便后續(xù)的GPS基帶信號處理以及定位解算工作。數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 PCI9820數(shù)據(jù)采集卡介紹

PCI9820 是一塊高速、高分辨率、高容量的PCI總線數(shù)據(jù)采集卡，配備兩路模擬輸入端，具備同步采集的功能。它提供60 MHz的內(nèi)部時鐘基準(zhǔn)，內(nèi)部時鐘基準(zhǔn)下，當(dāng)兩組模擬輸入同時工作時，最高采樣率為60 MS／s，而外部鐘基準(zhǔn)下可達(dá)到65 MS／s；而當(dāng)選取一路模擬輸入，若啟用“乒乓”模式，內(nèi)部時基下采樣率高達(dá)120 MS／s，外部時基下采樣率可以達(dá)到130 MS／s。

PCI9820 具備14 b的分辨率，14 b的A／D分辨率使得PCI9820在時域和頻域應(yīng)用方面較為理想。輸入的范圍可由軟件選擇，提供-1～1 V或是-5～5 V兩種范圍。輸入阻抗可以通過手動跳線位于板卡背面的J6和J7，提供兩種選擇，分別為50 Ω和1 MΩ。

PCI9820 可以提供多樣的觸發(fā)選擇，觸發(fā)源包括軟件觸發(fā)、模擬觸發(fā)與數(shù)字觸發(fā)。模擬觸發(fā)功能提供多種觸發(fā)條件的選擇，數(shù)字觸發(fā)則提供上升沿觸發(fā)與下降沿觸發(fā)兩種選擇?？色@得的觸發(fā)模式有后觸發(fā)、預(yù)觸發(fā)、延時觸發(fā)和中間觸發(fā)。對于有極短暫間隔的連續(xù)觸發(fā)事件，可以用重復(fù)觸發(fā)模式獲取數(shù)據(jù)。在應(yīng)用多卡同步功能時， PCI9820可以接受來自于SSI接VI及外部SMB接口的5 V／TFL數(shù)字觸發(fā)信號，并且多卡共用時鐘及觸發(fā)信號。

PCI9820延續(xù)凌華在DAQ-2000系列上的設(shè)計，提供自動校正功能，使用者只要通過一個軟件指令，就可以激活PCI9820上的自動校正功能，完成模擬輸入信道的校正工作，不需要任何繁雜手工操作。