基于PCI9820和GP2015的GPS信號(hào)采集與頻譜分析
在DOS 環(huán)境下,一次DMA或中斷方式采集數(shù)據(jù)通常不能超過640 kB。在Windows環(huán)境下,一次DMA的數(shù)據(jù)量依賴于板卡的PCI控制芯片的尋址范圍和系統(tǒng)物理內(nèi)存大小,雖然可能很大但仍無法實(shí)現(xiàn)較長時(shí)間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能,而PCI9820提供的雙緩沖模式可以解決這一問題。
雙緩沖一個(gè)是循環(huán)緩沖,一個(gè)是用戶緩沖。循環(huán)緩沖又分成兩個(gè)部分。采集的數(shù)據(jù)先寫入循環(huán)緩沖區(qū),當(dāng)半滿時(shí),循環(huán)緩沖區(qū)的前半部分寫入到用戶緩沖區(qū)中。采集的數(shù)據(jù)繼續(xù)向循環(huán)緩沖區(qū)的后半部分寫入。當(dāng)循環(huán)緩沖區(qū)全寫滿時(shí),循環(huán)緩沖區(qū)的后半部分?jǐn)?shù)據(jù)再寫入用戶緩沖區(qū)中,此時(shí),采集的數(shù)據(jù)會(huì)繼續(xù)寫入循環(huán)緩沖區(qū)的前半部分。如此反復(fù),每半滿一次,循環(huán)緩沖區(qū)的前或后半部分就會(huì)被寫到用戶緩沖區(qū)中去,從而達(dá)到連續(xù)高速采集的功能。值得注意的是,雙緩沖方式涉及到內(nèi)存的頻繁讀寫,因此當(dāng)采樣速率很高或是系統(tǒng)任務(wù)很繁忙的時(shí)候,可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。具體程序設(shè)計(jì)可參考例程和文獻(xiàn)[3,4]。
4.3 采樣信號(hào)分析
按照前面介紹的采樣頻率方案以及PCI9820的雙緩沖數(shù)據(jù)采集模式,我們對GP2015的中頻信號(hào)進(jìn)行采集,數(shù)據(jù)存在計(jì)算機(jī)硬盤上,在Matlab軟件平臺(tái)下對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析,并進(jìn)行捕獲跟蹤處理。
結(jié)果表明當(dāng)采樣頻率為6 MHz和12 MHz時(shí),數(shù)據(jù)連續(xù)可靠,為后續(xù)軟件基帶處理提供了真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)。圖3,圖4分別為采樣頻率為6 MHz和12 MHz的信號(hào)頻譜圖,圖5為以6 MHz進(jìn)行采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)捕獲運(yùn)算,得到的9號(hào)衛(wèi)星捕獲結(jié)果圖,表明數(shù)據(jù)完好可用。
5 結(jié)語
利用PCI9820高性能數(shù)據(jù)采集卡和GP2015射頻模塊構(gòu)建的GPS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對GPS信號(hào)長時(shí)間連續(xù)采集,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理,結(jié)果表明數(shù)據(jù)連續(xù)完好,可用于后續(xù)基帶處理,實(shí)現(xiàn)了軟件GPS接收機(jī),也為其他帶通信號(hào)的采集處理提供了參考。
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