基于PCI9820和GP2015的GPS信號采集與頻譜分析

1 引 言

典型GPS接收機主要由4部分組成：天線(xiàn)、射頻前端、相關(guān)器和導航解算模塊。為保證GPS接收機的實(shí)時(shí)處理，關(guān)鍵的基帶信號處理模塊――相關(guān)器一般由專(zhuān)用集成電路來(lái)實(shí)現。對于軟件GPS接收機，其射頻前端模塊仍由硬件實(shí)現，基帶處理由軟件實(shí)現，其軟件平臺可以是數字信號處理器 (DSP)，也可以是通用PC機。采集真實(shí)GPS信號，把數據存在普通PC的硬盤(pán)上，利用PC豐富的軟硬件資源進(jìn)行軟件接收機設計開(kāi)發(fā)，是當前GPS接收機發(fā)展的一個(gè)活躍的方向。為保證采集GPS數據的有效性，要綜合考慮的指標包括采樣率、量化位數、數據連續完好性等指標，這是選擇數據采集系統的依據。

本文介紹了一種基于PCI?？偩€(xiàn)的數據采集系統，利用ADLINK公司生產(chǎn)的PCI9820數據采集卡，實(shí)現對ZARLINK公司的射頻模塊GP2015輸出的中頻GPS數據的采集，數據存到硬盤(pán)上，以便后續的GPS基帶信號處理以及定位解算工作。數據采集處理系統框圖如圖1所示。

2 PCI9820數據采集卡介紹

PCI9820 是一塊高速、高分辨率、高容量的PCI總線(xiàn)數據采集卡，配備兩路模擬輸入端，具備同步采集的功能。它提供60 MHz的內部時(shí)鐘基準，內部時(shí)鐘基準下，當兩組模擬輸入同時(shí)工作時(shí)，最高采樣率為60 MS／s，而外部鐘基準下可達到65 MS／s；而當選取一路模擬輸入，若啟用“乒乓”模式，內部時(shí)基下采樣率高達120 MS／s，外部時(shí)基下采樣率可以達到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(shí)域和頻域應用方面較為理想。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(guò)手動(dòng)跳線(xiàn)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)與數字觸發(fā)。模擬觸發(fā)功能提供多種觸發(fā)條件的選擇，數字觸發(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)、預觸發(fā)、延時(shí)觸發(fā)和中間觸發(fā)。對于有極短暫間隔的連續觸發(fā)事件，可以用重復觸發(fā)模式獲取數據。在應用多卡同步功能時(shí)， PCI9820可以接受來(lái)自于SSI接VI及外部SMB接口的5 V／TFL數字觸發(fā)信號，并且多卡共用時(shí)鐘及觸發(fā)信號。

PCI9820延續凌華在DAQ-2000系列上的設計，提供自動(dòng)校正功能，使用者只要通過(guò)一個(gè)軟件指令，就可以激活PCI9820上的自動(dòng)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。