絕大多數(shù)動態(tài)信息的取得都離不開時間和位置參數(shù)，而衛(wèi)星定位導航技術正是獲取信息最強有力的工具。這項技術最早源于外層空間的爭奪戰(zhàn)，當時是作為一個功能強大的軍事傳感器來使用的。它的出現(xiàn)帶來了一場新的軍事變革，可以說一個國家衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)發(fā)展程度直接決定著這個國家在未來戰(zhàn)場上的優(yōu)劣地位。同樣，該技術在民用中也帶來了巨大經濟效益。我國的衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)在國民經濟建設中占有著重要的地位，是建設國家信息體系的重要基礎設施，是直接關系到國家安全、經濟發(fā)展的關鍵性系統(tǒng)技術平臺。

　　1總體結構

　　根據(jù)當前衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，考慮到導航定位的精度，這里給出一種北斗接收機的設計，其系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)中GPS信號和GNSS信號的接收和處理采用成品模塊來完成，可直接輸出GPS或GNSS的定位和導航信息。硬件設計主要完成對GPS信號的處理。首先，北斗模塊的中頻信號經中頻放大后直接進行高速采樣，然后系統(tǒng)對采樣數(shù)據(jù)進行基帶處理，再對解算出的信息進行定位及導航計算，最后將所算結果傳送給ARM控制器，并經處理后顯示輸出。系統(tǒng)中的擴展數(shù)據(jù)接口可以進行擴展，如擴展無線電導航接口等。圖2所示是系統(tǒng)的硬件結構圖。

　　該系統(tǒng)主要用到以下器件：

　　(1)一片ARM9200微處理器、一片ARM程序FLASH和一片高速SDRAM，它們主要完成對整個系統(tǒng)的控制；

　　(2)STRATIX II高性能FPGA，該FPGA內含DSP處理模塊和6個PLL，主要負責對采樣數(shù)據(jù)的解擴解調；

　　(3)一片TIGERSHARC系列DSP-PS101和一片DSP程序FLASH，它們主要負責定位及導航信息的計算。

　　(4)系統(tǒng)還可以通過FPGA外掛一片數(shù)據(jù)FLASH、擴展一個429接口、四個RS232接口以及LCD顯示器。

　　2硬件設計

　　2.1 基帶處理

　　由于北斗信號為OQPSK信號，且3顆星發(fā)射信號的擴頻偽碼不同，因此系統(tǒng)需采用CDMA方式來工作。系統(tǒng)首先對北斗射頻信號直接進行中頻放大和高速采樣，然后經數(shù)字下變頻致零中頻，再經低通濾波，并對采樣數(shù)據(jù)進行解擴和解調處理，輸出信息流。該過程稱為基帶處理過程。其中的關鍵技術是載波和PN碼的捕獲與跟蹤，下面著重說明。

　　(1)載波跟蹤

　　由于本系統(tǒng)的收發(fā)時鐘不同源，同時，系統(tǒng)也會存在多譜勒頻移，因此，收發(fā)數(shù)據(jù)時會出現(xiàn)一定的頻差，并且頻差會隨著時間變化。對于OQPSK調制信號來說，這種頻差不僅會引起信噪比下降，而且還可引起信號畸變，后果很嚴重，因此需要引入載波跟蹤系統(tǒng)。另外還需考慮到OQPSK信號90°相位不確定性的問題，圖3給出了這種載波捕獲和跟蹤電路原理圖。