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        基于北斗二代系統的嵌入式船用導航儀硬件設計

        作者: 時間:2012-06-25 來源:網絡 收藏

        摘要:隨著二代的研制與建設,在領域我國將會從GPS主宰的局面轉向為以我國自主研發的二代全球為主的局面。為了實現儀更輕便、快捷、低功耗和低成本,提出了一種采用ARM9系列的S3C2440A為處理器的北斗導航儀方案,詳細給出了體系結構和具體的選型及接口電路。并對整個系統進行了硬件平臺的搭建和測試,給出了北斗信號處理部分的硬件電路板,實驗表明這種硬件設計可行。
        關鍵詞:;北斗二代系統;導航儀;硬件設計

        目前,隨著我國第十顆北斗衛星的成功發射,北斗區域衛星導航系統已完成基本系統建設。北斗衛星導航系統基本上能滿足測繪、漁業、交通運輸、氣象、電信、水利等行業,以及大眾用戶的應用需求。在加上北斗導航衛星定位系統的ICD的公布,那么對于北斗衛星導航儀的研究勢在必行,而我國的北斗導航衛星定位系統同時具備定位與通信功能、可同時解決“我在哪”和“你在哪”等應用優勢。但是實際的應用并不理想,主要表現在:1)民用領域應用不充分,未形成產業化的現狀;2)用戶終端設備價格偏高,在市場上無法與GPS系統形成競爭;3)用戶終端設備研制開發滯后,跟不上應用需求。北斗導航在民用領域有著廣泛的前景,但影響、制約北斗系統在民用領域獲得廣泛應用的主要因素就是系統用戶終端。而現有的導航儀基本上都是FPGA、DSP或者是兩者相結合為硬件平臺的GPS導航儀,也有比較先進GPS采用ARM作為處理器。在這樣的背景下,將ARM處理器運用到北斗衛星導航系統上,研制一種超強信號靈敏度、出眾的多路徑抑制能力及抗干擾/防欺騙能力;支持多頻點、多種升級配置超越主流高端產品;完全自主知識產權;從基帶芯片到導航解算完全自主研發,技術支持、產品維護、軟件升級、非標定制等均有保障;體積小、功耗低、性能可靠的終端接收機具有重要的意義。

        1 系統總體設計方案
        本系統的硬件平臺為三星公司的S3C2440A微處理器。S3C2440A的核心處理器(CPU)是一個由Advanced RISCMacllines有限公司設計的16/32為ARM920T的RISC處理器。ARM920T實現了MMU、AMBA、BUS及Harvard高速緩沖體系結構。這一結構具有獨立的16KB指令Cache和16KB數據Cache。每個都是由8字節的行組成。通過提供一整套完整的通用系統外設,S3C2440A減少整體系統成本和無需配置額外的組件。
        北斗導航接收機主要由射頻前端、A/D轉換器、基帶信號處理和導航解算部分組成。射頻前端接收衛星的射頻信號,經前置放大器放大后,將信號下變頻為中頻信號;A/D轉換器采樣中頻信號,把模擬信號量化編碼為數字信號;基帶數字信號處理部分主要功能為;衛星信號的二維捕獲、載波相位和碼相位的跟蹤,并且測算出偽距;最后導航解算部分采用一定的算法消除模型誤差,求解偽距方程,解析出衛星接收機天線的地理位置,從而實現衛星定位。整體設計框圖如圖1所示。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/148861.htm

        a.JPG


        ARM處理器主要是負責對北斗基帶芯片數據的響應、處理和控制。北斗基帶芯片采用的是HwaNavchip-1芯片,可快速捕獲北斗系統B1和B3頻點的精密測距碼和北斗/GPS衛星的普通測距碼,具有較快的捕獲速度、極高的動態跟蹤范圍和測量精度。為降低開發難度,方便二次開發,系統采用的是“核心板+底板”的設計方案,這樣可以在核心板不變動的情況下,更改底板的功能組成,以使用不同的功能。同時,由于核心板采用多層PCB板設計,而底板采用雙層板即可,從而大大的降低了系統的成本。系統硬件設計原理框圖如圖2所示。

        b.JPG



        2 系統硬件電路設計
        2.1 核心板電路構成
        核心板采用ARM開發板最小系統設計,由S3C2440A處理器作CPU、內存SDRAM、閃存FLASH(NOR FLASH和NANDFLASH)、晶振電路、復位電路和啟動配置電路組成。

        linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解(linux不再難懂)

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