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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(shí)現(xiàn)
挑戰(zhàn)：目前在GPS接收機(jī)中，對(duì)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但其捕獲時(shí)間較長(zhǎng)，每更改一次本地碼相位，就需要花費(fèi)1ms，完成一個(gè)搜索約2min左右時(shí)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(shí)間變得更短才行。目前GPS信號(hào)捕獲電路的主要實(shí)現(xiàn)手段是通過(guò)使用DSP芯片，DSP可以通過(guò)C語(yǔ)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(jì)，為設(shè)計(jì)工作提供了方便。但是此種實(shí)現(xiàn)方法不利于知識(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)。而FPGA資源有限，如何通過(guò)復(fù)用來(lái)滿足資源占用是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。此外，導(dǎo)航信號(hào)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(duì)算法的驗(yàn)證至關(guān)重要。
解決方案：重點(diǎn)研究了在SDR(Software Defined Radio)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)頻域捕獲算法，基于SDR平臺(tái)和FFT來(lái)實(shí)現(xiàn)并行快速捕獲算法。本文使用Xilinx公司的系統(tǒng)級(jí)建模工具System Generator完成了對(duì)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(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)中采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，使整個(gè)設(shè)計(jì)方案只采用一個(gè)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(jì)時(shí)使用ADLINK公司生產(chǎn)的數(shù)字化儀PCI-9846H進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)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(jì)調(diào)試，然后直接生成硬件描述語(yǔ)言下載到FPGA中。
關(guān)鍵詞：DSP芯片、SDR(Software Defined Radio)平臺(tái)、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(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)