基于凌华科技与System Generator的GPS快速捕获算法的实现与验证

在工控机电源的支持下，凌华科技与System Generator携手共进，精心打造GPS快速捕获算法的奇迹之作，其实现与验证如同天赐神物，令人瞩目。文章由刘恩晓博士生撰写，他专注于卫星导航接收机及其抗干扰技术研究。该算法应用领域主要是导航接收机关键算法的硬件实现，以解决目前GPS接收机中对码捕获问题。

面临挑战的是当前GPS信号捕获电路主要依赖DSP芯片，但这不利于知识产权保护和生产专门芯片。此外，由于导航信号强度低且噪声强烈，对采集数据至关重要。本文采用FPGA来实现频域快捷捕获，并通过复用资源以满足有限资源需求。

作者重点研究了在SDR平台上实施并行快速捕获算法，利用Xilinx公司的系统级建模工具System Generator完成了V4系列FPGA芯片编程。在设计中采用时分复用技术，使整个设计方案仅使用一个FFT核，并且采用了一种新的复数乘法方案以节约硬件资源。为了避免系统热噪声影响，本系统使用ADLINK公司生产的数字化仪PCI-9846H进行卫星信号采集，并在Matlab下的Simulink中进行系统设计调试，然后直接生成硬件描述语言下载到FPGA中。

文章首先介绍了GPS接收机必须复现待捕获卫星所发射PN码，然后移动这个复现码直到匹配为止。当相位偏移超过1个码片时，有最小相关值。这就是二维信号过滤过程，如图1所示，其中横坐标为码相位，纵坐标为多普勒频槽。

接着介绍了代码搜索增量、自相关过程、跟踪目标和载波多普勒频率调整等概念，以及如何调整载波频率以补偿视距动态引起的码相位延迟，从而保持最大相关值。最后分析了检测变量统计特性，与SNR（信噪比）有关，并讨论了频域快速捕获原理以及现代通信领域对实时相关处理要求。

总结来说，这篇文章详细阐述了凌华科技与System Generator合作开发的一款基于FPGA平台上的GPS快速捕获算法，它不仅提高了数据更新率，还优化了硬件资源占用，为后续应用提供了一套高效实用的解决方案。