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随着全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)在航海、航空、航天、交通测绘、资源勘探、通信、气象等领域的广泛应用,卫星导航接收机的研发成为了当今世界的热门研究课题之一。GPS接收机是通过接收导航卫星信号进行测时和测距的系统,它由射频前端单元、基带处理单元和定位解算与应用单元组成。基带处理单元中,捕获跟踪作为接收机中最重要的信号处理过程,是实现导航定位功能的一项关键技术。
本课题的重点放在GPS接收机基带捕获跟踪算法的研究以及基于现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)的信号处理的设计实现上,并在FPGA上实现了捕获跟踪的完整功能。
论文的主体部分对顺序捕获、快速傅里叶变换(fastFouriertransform,FFT)并行捕获以及采用预相关处理的FFT并行捕获算法进行了分析比较,给出了本论文采用的捕获算法实现流程,采用两组平均采样点结果代替16组采样点完成捕获的方法,以捕获误差性能的较小下降为代价降低了系统的实现复杂度。通过一种前后模块协调并行工作的控制信号时序,使捕获模块的各单元能够协同工作,降低了捕获时间。在跟踪模块的设计中,使用一种简单的捕获跟踪切换方法,实现了捕获结果重组。利用捕获结果初始化单通道跟踪单元,完成了对GPS信号的精确跟踪。对于捕获跟踪两个模块的整体测试结果,验证了这些设计的可行性和有效性。论文的最后给出了GPS接收机基带实验系统的整体结构设计。