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案例頻道 應(yīng)用領(lǐng)域：導(dǎo)航接收機(jī)關(guān)鍵算法的硬件實現(xiàn)
挑戰(zhàn)：目前在GPS接收機(jī)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(xiàn)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(fèi)1ms，完成一個搜索約2min左右時間。導(dǎo)航接收機(jī)在很多應(yīng)用領(lǐng)域要求高的數(shù)據(jù)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(xiàn)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(jìn)行設(shè)計，為設(shè)計工作提供了方便。但是此種實現(xiàn)方法不利于知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，也不利于生產(chǎn)專門的芯片。因此本文采用FPGA來實現(xiàn)。而FPGA資源有限，如何通過復(fù)用來滿足資源占用是一個關(guān)鍵問題。此外，導(dǎo)航信號強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于噪聲，接收SNR僅有-20dB，準(zhǔn)確采集中頻數(shù)據(jù)對算法的驗證至關(guān)重要。
解決方案：重點研究了在SDR(Software Defined Radio)平臺上實現(xiàn)頻域捕獲算法，基于SDR平臺和FFT來實現(xiàn)并行快速捕獲算法。本文使用Xilinx公司的系統(tǒng)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(xiàn)。在設(shè)計中采用時分復(fù)用技術(shù)，使整個設(shè)計方案只采用一個FFT核，并且使用了一種新的復(fù)數(shù)乘法方案，節(jié)約了硬件資源。為了避免系統(tǒng)熱噪聲的影響而準(zhǔn)確采集導(dǎo)航數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)設(shè)計時使用ADLINK公司生產(chǎn)的數(shù)字化儀PCI-9846H進(jìn)行衛(wèi)星信號采集，使用Xilinx公司提供的編程軟件——System Generator，讀取采集數(shù)據(jù)，在Matlab下的Simulink中進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試，然后直接生成硬件描述語言下載到FPGA中。
關(guān)鍵詞：DSP芯片、SDR(Software Defined Radio)平臺、頻域捕獲算法
在線預(yù)覽：基于凌華科技與System Generator的GPS快速捕獲算法的實現(xiàn)與驗證
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號