软件无线电zedboard+fmcomms2实现GPS信号模拟和接收

最新推荐文章于 2025-05-27 09:52:39 发布

wangjiefjj

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分类专栏：软件无线电 GPS导航

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本文分享了使用ZedBoard+FMCMM2平台，结合MATLAB、QTcreator等工具进行GPS信号模拟与接收的实践经验。从硬件配置到软件编译，再到信号生成与接收，详细记录了过程中的关键步骤与遇到的问题，如信号生成代码bug修正、信号接收参数调整等。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

这个实现使用了多种软硬件平台，包括MATLAB、QTcreator等。发射通道是在Ubuntu虚拟机使用QTcreator编译代码控制的，接收通道在window下利用MATLAB实现的，整个下来花了两天左右的时间才完成。

一、硬件及配置

硬件使用的是zedboard+fmcomms2，在硬件端运行的是官方支持MATLAB开发的SD卡系统，下载和配置都使用MATLAB官方的软件包设置guide。运行guide时，由于我的电脑不能识别出SD卡，因此我只能直接通过MATLAB脚本下载系统到SD卡。

软件包：

设置时使用的代码段，通过学习硬件支持包中的函数来运行的：

dev = sdrdev('AD936x');
downloadImage(dev,'BoardName','ZedBoard and FMCOMMS2/3/4','SDCardLocation','H:')

二、代码编译和运行

开源的支持软件无线电的GPS信号模拟软件应该有不少，我使用的是下面这个代码：

https://github.com/Mictronics/pluto-gps-sim

这个工程是在 gps-sdr-sim工程的基础上开发的，挺好用的，我修改了一些配置和参数直接就可以运行。

运行命令：-e brdc1520.20n -c 3967283.15,1022538.18,4872414.48 -U "ip: 192.168.3.2" -A -70.0 -T "now"

星历文件brdc1520.20n是在http://mgex.igs.org/IGS_MGEX_Data.php网页history里面的bkg或ign都可以下载。网络配置和上一篇博客一致。

至于工程编译的一些问题这里就不详细描述了，大家应该可以解决。我自己写了一个Cmakelists文件构建了用QTcreator构建了可编译的工程，调试运行比较方便，因为涉及多线程有些地方不能加断点调试，还需要学习一下相关的调试方法。

三、信号接收

信号接收用的是MATLAB支持包中的zynqRadioToneReceiverAD9361AD9364ML.m代码。做了较大的修改，首先是参数设置：

RadioBasebandRate = 10e6;
CenterFrequency = 1.5754e9;
ToneFrequency = 20e3;

其次，由于硬件端的发射通道已经在使用中，因此注释掉

%sdrTransmitter();

当然我加了一些代码，包括使用filterdesign工具设计了滤波器。

designCustomFilter(sdrReceiver);
filtnv = { ...
'BasebandSampleRate',sdrReceiver.BasebandSampleRate, ...
'filtPathRates',sdrReceiver.filtPathRates, ...
'filtCoefficients',sdrReceiver.filtCoefficients, ...
'filtCoefficientSize',sdrReceiver.filtCoefficientSize, ...
'filtDecimInterpFactor',sdrReceiver.filtDecimInterpFactor, ...
'filtGain',sdrReceiver.filtGain, ...
'filtRFBandwidth',sdrReceiver.filtRFBandwidth, ...
'filterConfigStruct',sdrReceiver.filterConfigStruct ...
}
save 'mycustomfilter' 'filtnv'
load mycustomfilter
sdrReceiver.UseCustomFilter = true;

最终显示的结果如下图

能够很清晰的看到伪码调制。

四、信号生成代码的关键修改（坑）

开始使用MATLAB收信号时怎么设置参数都不行，后来检查了信号仿真代码，发现信号生成代码里对硬件设置有bug：


    iio_channel_attr_write_bool(
        iio_device_find_channel(phydev, "altvoltage0", true)
        , "powerdown", false); // Turn OFF RX LO  //orignal is true

关闭了RX LO！修改为上述再编译就好了。

另外你想看到清晰的时域波形，就只能发送一颗卫星的信号，所以设置参数最多发一个就行了。

五、后续

在用gnss-sdr（https://github.com/gnss-sdr/gnss-sdr）接收的时候遇到点问题，首先是最新版本的编译通过了，但运行时总是报内存泄露，调了半天，因为不熟悉ProtoBuf 就放弃了。使用了2018年下载的版本进行编译通过了，但运行时报错_Signal_Source: Undefined implementation for block，发现编译时设置-ENABLE_FMCOMMS2=ON居然没用，只能在Cmakelists文件里 set(ENABLE_FMCOMMS2 ON）。运行参数文件为 -config_file "/home/wangjie/gnss/gnss-sdr/conf/gnss-sdr_GPS_L1_fmcomms2_realtime.conf"。运行比较顺利，只不过在室内捕获到信号跟踪不上。

在使用这个软件接收机接收生成的代码居然也不行，还在找原因。