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案例頻道 應用領域：導航接收機關鍵算法的硬件實現
挑戰：目前在GPS接收機中，對碼的捕獲一般有兩種方法：串行搜索方法和并行搜索方法。串行搜索方法硬件實現簡單，但其捕獲時間較長，每更改一次本地碼相位，就需要花費1ms，完成一個搜索約2min左右時間。導航接收機在很多應用領域要求高的數據更新率，這就要求捕獲時間變得更短才行。目前GPS信號捕獲電路的主要實現手段是通過使用DSP芯片，DSP可以通過C語言編寫程序，屬于軟件工作，可以在較高的層次進行設計，為設計工作提供了方便。但是此種實現方法不利于知識產權的保護，也不利于生產專門的芯片。因此本文采用FPGA來實現。而FPGA資源有限，如何通過復用來滿足資源占用是一個關鍵問題。此外，導航信號強度遠遠低于噪聲，接收SNR僅有-20dB，準確采集中頻數據對算法的驗證至關重要。
解決方案：重點研究了在SDR(Software Defined Radio)平臺上實現頻域捕獲算法，基于SDR平臺和FFT來實現并行快速捕獲算法。本文使用Xilinx公司的系統級建模工具System Generator完成了對XCVFX60FF1152這款V4 系列的FPGA芯片編程，完成了頻域捕獲算法的硬件實現。在設計中采用時分復用技術，使整個設計方案只采用一個FFT核，并且使用了一種新的復數乘法方案，節約了硬件資源。為了避免系統熱噪聲的影響而準確采集導航數據，本系統設計時使用ADLINK公司生產的數字化儀PCI-9846H進行衛星信號采集，使用Xilinx公司提供的編程軟件——System Generator，讀取采集數據，在Matlab下的Simulink中進行系統設計調試，然后直接生成硬件描述語言下載到FPGA中。
關鍵詞：DSP芯片、SDR(Software Defined Radio)平臺、頻域捕獲算法
在線預覽：基于凌華科技與System Generator的GPS快速捕獲算法的實現與驗證
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號