2010 nikiforov diplom presentation
DESCRIPTION
Nikiforov diploma presentationTRANSCRIPT
![Page 1: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/1.jpg)
Тема дипломного проекта:
«Разработка и реализация программно-аппаратных средств для захвата и
сопровождения сигнала спутниковой навигации»
Выполнил: Никифоров Александр АлександровичРуководитель: Мельников Алексей Олегович
![Page 2: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/2.jpg)
Системы захвата сигналов
![Page 3: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/3.jpg)
Причины создания комплекса
• Интерес работы с «реальным» сигналом• Динамичность данного направления
(исследования в области применения HMM при детектировании сигнала, решении проблемы многолучевости сигнала и т.д.)
• Стоимость оборудования по захвату сигнала является достаточно высокой (десятки тысяч долларов)
![Page 4: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/4.jpg)
Задачи на дипломный проект
• Создание открытой программно–аппаратной платформы для получения «сырого» сигнала навигационных спутников
• Создания инфраструктуры взаимодействия модулей проекта
• Реализация модуля сопровождения сигнала• Расчет экономических затрат на разработку
проекта
![Page 5: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/5.jpg)
Компоненты системы• Аппаратная платформа (программная и
аппаратная часть)
• Программно-математическая часть– ФАПЧ несущей
![Page 6: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/6.jpg)
Компоненты платы
RS-232
JTAG/LPT
ПЛИС (Xilinx Spartan 2E)
Static RAMMaxim 2769
![Page 7: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/7.jpg)
Компоненты платы
RS-232
JTAG/LPT
ПЛИС (Xilinx Spartan 2E)
Static RAMMaxim 2769
Контроллерпоследовательного
интерфейсаMaxim 2769
КонтроллерStatic RAM
Контроллермикросхемы Maxim
2769
КонтроллерRS-232
![Page 8: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/8.jpg)
Компоненты платы
RS-232
JTAG/LPT
ПЛИС (Xilinx Spartan 2E)
Static RAMMaxim 2769
Контроллерпоследовательного
интерфейсаMaxim 2769
КонтроллерStatic RAM
Контроллермикросхемы Maxim
2769
КонтроллерRS-232
Арбитр платы
![Page 9: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/9.jpg)
Компоненты платы
RS-232
JTAG/LPT
ПЛИС (Xilinx Spartan 2E)
Static RAMMaxim 2769
Контроллерпоследовательного
интерфейсаMaxim 2769
КонтроллерStatic RAM
Контроллермикросхемы Maxim
2769
КонтроллерRS-232
Арбитр платы
![Page 10: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/10.jpg)
Структура программно-аппаратного комплекса
RS-232
JTAG/LPT
ПЛИС (Xilinx Spartan 2E)
Static RAMMaxim 2769
Контроллерпоследовательного
интерфейсаMaxim 2769
КонтроллерStatic RAM
Контроллермикросхемы Maxim
2769
КонтроллерRS-232 Арбитр платы
1001011010100110101101010010
Сервер платы
Внешнее хранилище
2 6-2 2
![Page 11: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/11.jpg)
Аппаратные компоненты
![Page 12: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/12.jpg)
Компоненты аппаратной платформы (плата)
• Арбитр платы (содержит парсер входящих команд, механизм верификации RS-232 интерфейса)
• Контроллер статической памяти• Модуль тестирования памяти (детектирует ошибки:
«склеенные» дорожки адреса или данных, отсутствие микросхемы, «непропай»)
• Модуль программирования GPS микросхемы MAX 2769
• Модуль захвата данных с микросхемы MAX 2769• Контроллер RS-232 интерфейса
![Page 13: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/13.jpg)
Компоненты аппаратной платформы (сервер платы)
• Парсер файла конфигурации (RS-232 порт, значения регистров GPS микросхемы, имя скрипта для публикации дампа)
• Программная реализация двоичного протокола управления платой
• Поток управления платой• Поток управления сервером платы• Скрипт публикации дампа с данными на
внешнее хранилище (ftp, samba, nfs, cd-rom и т.д)
![Page 14: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/14.jpg)
Назначение программно-аппаратного комплекса
• Разработка программно-ориентированных и аппаратно-ориентированных корреляторов сигнала систем спутниковой навигации
• Разработка модулей точной подстройки частоты сигнала (fine frequency estimation)
• Разработка модулей слежения за частотой сигнала на основе ФАПЧ (PLL/DLL) или на основе систем блочной подстройки частоты (BASS)
• Разработка новых алгоритмов обработки сигналов спутниковой навигации
![Page 15: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/15.jpg)
Допплеровский эффект
![Page 16: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/16.jpg)
Программно-математическая часть
• Допплеровский сдвиг частоты возникающий в следствии движения спутника по орбите (может достигать 1 Гц/c)
• Допплеровский сдвиг частоты возникающий при движении приемника
• Сдвиг возникающий при переходе на промежуточную частоту (плавание частоты в термокомпенсированном осцилляторе)
![Page 17: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/17.jpg)
ФАПЧ несущей частоты – петля Костаса
ФНЧ
Генераторчастоты
Входящийсигнал
PRNкод
90º
I
Q
ФНЧ
ФильтрОС
Дескриминатор(арктангенс)
![Page 18: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/18.jpg)
Результат работы петли Костаса
Зависимость подставки частоты от времени на модели сигнала без
шума
Зависимость подставки частоты от времени на реальном сигнале
PRN 21
![Page 19: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/19.jpg)
Синфазная составляющая до и после фильтрации
Квадратурная составляющая до и после фильтрации
![Page 20: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/20.jpg)
Работы над проектом
![Page 21: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/21.jpg)
Заключение• В рамках дипломного проекта были созданы
программно-аппаратные средства полностью удовлетворяющие задаче сбора сигнала спутниковой навигации
• Разработанный комплекс используется в рамках учебного процесса на кафедре ИТ-6 в курсе «Современные информационные системы» в МГУПИ
![Page 22: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/22.jpg)
Спасибо за внимание!
Вопросы?
![Page 23: 2010 Nikiforov diplom presentation](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052910/559c10ba1a28abab398b47e1/html5/thumbnails/23.jpg)
www.nstb.tc.faa.gov/Full_WaasSatelliteStatus.htm