GPS接收機(jī)架構(gòu)設(shè)計(jì)及FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、GPS（Global Positioning System）系統(tǒng)是目前使用最廣泛的全球定位系統(tǒng)，在導(dǎo)航，測(cè)繪，通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。GPS系統(tǒng)包括空間衛(wèi)星，地面監(jiān)控站和GPS接收機(jī)，本文主要對(duì)GPS接收機(jī)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究接收機(jī)的基帶處理部分（包括捕獲和跟蹤），并用FPGA實(shí)現(xiàn)。
　　捕獲是對(duì)所有或部分衛(wèi)星進(jìn)行多普勒頻偏和C/A碼相位的二維搜索過(guò)程。本設(shè)計(jì)采用并行碼相位空間搜索捕獲算法，為了提高捕獲的靈敏度，使用10ms

2、相干積分和10次非相干積分，并對(duì)長(zhǎng)時(shí)間積分帶來(lái)的碼偏移做了補(bǔ)償。在硬件實(shí)現(xiàn)方面，我們采用了改進(jìn)型并行碼相位搜索架構(gòu)，通過(guò)對(duì)接收信號(hào)頻域的平移使多普勒頻偏搜索部分并行化，大大縮短了捕獲時(shí)間，完成32顆衛(wèi)星的盲搜索時(shí)間為1.17秒，特定8顆衛(wèi)星的搜索時(shí)間為0.5秒。
　　跟蹤是對(duì)捕獲到的衛(wèi)星進(jìn)行更精確的頻偏和碼相位的同步，并保持持續(xù)的跟蹤。跟蹤模塊主要由載波環(huán)（也稱鎖相環(huán)）和碼環(huán)（也稱延遲鎖定環(huán)）組成，為了提高跟蹤模塊的靈敏度，本文引

3、入了牽引和穩(wěn)定兩種跟蹤狀態(tài)，牽引狀態(tài)采用1ms相干積分，50Hz載波環(huán)帶寬和8Hz碼環(huán)帶寬，具有高的動(dòng)態(tài)性，可以在牽引狀態(tài)下完成捕獲的剩余頻偏和C/A碼相位差的糾正，并找到導(dǎo)航數(shù)據(jù)跳變的位置（位同步）。穩(wěn)定狀態(tài)采用10ms相干積分，25Hz載波環(huán)帶寬和2Hz碼環(huán)帶寬，具有很強(qiáng)的抗噪性能，可以用來(lái)完成后續(xù)的持續(xù)跟蹤任務(wù)。
　　最后，我們對(duì)所設(shè)計(jì)的GPS接收機(jī)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試，得到平均冷啟動(dòng)時(shí)間為28.57秒，熱啟動(dòng)時(shí)間為1.5秒，定位