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基于片上多核的GPS导航数据定位解算方法研究

作　者: 刘艳
导　师: 高明伦；张多利
学　校: 合肥工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 多核 存储系统 SOPC GPS 定位
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 98次
引　用: 2次
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内容摘要


近年来,多核系统的研究和应用,越来越多地受到关注。由于存储器性能提高的速度远不及处理器,片上多核存储系统已成为制约多核系统性能提升的重要因素,同时也会制约多核系统在实际应用中的发展。全球定位系统(GPS)是当代精密卫星导航定位系统,它具有全能、全球、全天候、连续实时的精密三维导航和定位能力,在国防军事和民用领域有着广泛的应用价值和发展潜力,其中伪距定位一直是GPS导航定位系统的一个重要研究和应用领域。本文在介绍GPS伪距绝对定位基本原理基础上,研究了定位数据处理方法,建立了卡尔曼滤波GPS定位模型,研究该算法在片上多核及其存储系统的实现。论文研究工作如下:1、本文在继承当前国际上多核系统研究成果的基础上,研究设计了基于共享总线结构和二维网格结构的多核存储系统模型,并对多处理器核系统的架构及各组成部分进行探讨,重点分析了各处理器核及核间通信方式、多核存储系统层次结构设计的方法和特点,同时对片上存储器进行了功能划分,并介绍了各存储模块的功能。2、介绍GPS信号的结构、伪距绝对定位基本原理,详细研究了定位数据处理方法——卡尔曼滤波定位算法,在此基础上,根据GPS定位原理,建立了GPS定位模型,实现该算法在片上多核的映射,并设计基于存储系统的解决方案。3、初步完成了定位解算在多核系统中的实现,对所设计的解决方案进行了初步验证,从而论证了设计基于多核SOPC的GPS导航定位接收机系统的可行性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-14
第一章 绪论  14-22
  1.1 引言  14
  1.2 多核技术  14-16
  1.3 SOPC 技术  16-18
    1.3.1 SOPC 系统简介  16-17
    1.3.2 SOPC 的多种解决方案  17-18
  1.4 GPS 系统简介  18-19
  1.5 研究背景  19-20
  1.6 本论文的主要工作  20-22
第二章 多核系统及存储层次结构研究  22-33
  2.1 多核系统概述  22-24
    2.1.1 总线结构  23-24
    2.1.2 NoC 结构  24
  2.2 通讯互连方式  24-27
    2.2.1 全局总线  25
    2.2.2 本地局部总线  25-26
    2.2.3 NoC 通信方式  26-27
  2.3 存储系统层次结构设计  27-32
    2.3.1 存储器层次结构设计依据  28-29
    2.3.2 存储器层次结构效用评价  29
    2.3.3 传统集中式结构  29-30
    2.3.4 点对点  30-31
    2.3.5 基于网络的存储层次  31-32
  2.4 小结  32-33
第三章 GPS 导航数据定位解算  33-51
  3.1 GPS 卫星定位原理  34-36
    3.1.1 GPS 单点定位  34-35
    3.1.2 伪距定位原理与伪距观测量的提取  35-36
  3.2 GPS 信号结构  36-41
    3.2.1 GPS 信号的基本构成  36-38
    3.2.2 伪随机码和M 序列  38
    3.2.3 数据码和导航电文  38-41
  3.3 导航数据提取  41-44
  3.4 可见卫星空间位置计算  44-46
  3.5 GPS 定位数据处理方法  46-50
    3.5.1 卡尔曼滤波系统模型  47-49
    3.5.2 卡尔曼滤波定位算法  49-50
  3.6 小结  50-51
第四章 基于多核平台GPS 定位解算的FPGA 实现与验证  51-74
  4.1 SOPC 系统  51-56
    4.1.1 硬件系统开发流程  52-53
    4.1.2 软件系统开发流程  53-54
    4.1.3 NiosⅡ处理器  54-56
  4.2 基于多核SOPC 的GPS 定位解算系统设计  56-64
    4.2.1 导航数据提取单元  58
    4.2.2 可见卫星位置解算  58-60
    4.2.3 用户接收机位置解算  60-62
    4.2.4 VGA 控制—JPEG 标准的解码算法  62-64
  4.3 FPGA 实现与验证  64-73
    4.3.1 实验环境  64-66
    4.3.2 多核存储系统验证  66-67
    4.3.3 GPS 导航定位解算算法实现与验证  67-73
  4.4 小结  73-74
第五章 结论与展望  74-75
  5.1 总结  74
  5.2 展望  74-75
参考文献  75-78
攻读硕士学位期间发表的论文  78-79

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 卫星大地测量与空间大地测量 > 全球定位系统（GPS）
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