基于FPGA的GPS信號捕獲與跟蹤算法研究.pdf

1、在當(dāng)今這個信息化時代，小到人們平常使用的手機(jī)和汽車的導(dǎo)航設(shè)備，大到一個國家的軍事設(shè)備，都離不開導(dǎo)航和定位。在導(dǎo)航和定位方面，全球定位系統(tǒng)（GPS）無疑是全球各個導(dǎo)航系統(tǒng)中表現(xiàn)最為出色的。全球定位系統(tǒng)之所以能夠很好的完成導(dǎo)航、定位和授時等功能，離不開對信號進(jìn)行準(zhǔn)確的捕獲與跟蹤。而對全球定位系統(tǒng)信號的捕獲與跟蹤算法的研究除了通常的意義外還能夠?qū)ξ覈l(fā)展與完善自己的導(dǎo)航系統(tǒng)----北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)擁有很好的借鑒作用。
　　本文首先介紹了

2、全球定位系統(tǒng)的發(fā)展、組成和工作原理，之后介紹了擴(kuò)頻通信技術(shù)以及擴(kuò)頻通信技術(shù)在全球定位系統(tǒng)中的應(yīng)用。除此之外還重點(diǎn)分析了載波、偽隨機(jī)噪聲碼、導(dǎo)航電文以及全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號的生成。在全球定位系統(tǒng)信號捕獲方面，詳細(xì)分析了捕獲中的各個參數(shù)的不同選取對信號捕獲的精度、速度和能力的影響，通過分析選取了符合本文捕獲算法中的各個參數(shù)。本文重點(diǎn)分析了兩種捕獲算法----時域滑動相關(guān)捕獲算法和頻域快速捕獲算法，詳實(shí)的解析了兩種捕獲算法的優(yōu)缺點(diǎn)和各自的應(yīng)用

3、場合，選取頻域快速捕獲算法作為本文的捕獲算法，并針對頻域快速捕獲算法在現(xiàn)場可編程門陣列實(shí)現(xiàn)中快速傅里葉變換模塊和快速傅里葉逆變換模塊消耗資源過多的缺點(diǎn)，提出了利用傅里葉變換模塊來實(shí)現(xiàn)快速傅里葉逆變換的改進(jìn)，通過前后資源表的對比可以看出資源消耗有一個明顯的降低。最后基于頻域快速捕獲算法進(jìn)行了基于現(xiàn)場可編程門陣列的仿真，給出了捕獲環(huán)節(jié)的RTL視圖。在全球定位系統(tǒng)信號跟蹤方面，分別給出了載波跟蹤環(huán)路、偽碼跟蹤環(huán)路以及完整跟蹤環(huán)路的詳細(xì)框圖，把

4、完整的跟蹤環(huán)路模塊化并且進(jìn)行詳細(xì)理論分析。結(jié)合理論分析給出了基于現(xiàn)場可編程門陣列的載波NCO及發(fā)生器模塊、偽碼NCO模塊、偽碼發(fā)生器模塊、積分器模塊、載波環(huán)鑒相器模塊、偽碼環(huán)鑒相器模塊、載波環(huán)路濾波器模塊和偽碼環(huán)路濾波器模塊的設(shè)計(jì)，同時給出了各個模塊的RTL視圖。對各個模塊進(jìn)行優(yōu)化和綜合，組成了完整的跟蹤環(huán)路，給出了完整跟蹤環(huán)路的RTL視圖。進(jìn)行了基于現(xiàn)場可編程門陣列的全球定位系統(tǒng)信號的捕獲與跟蹤算法的仿真，仿真結(jié)果表明本文捕獲與跟蹤算