在工控机价格相对合理的背景下，刘恩晓先生——一位年轻且才华横溢的博士生，在哈尔滨工业大学通信技术研究所攻读他的研究生涯。他的主要研究方向是卫星导航接收机及其抗干扰技术研究，这个领域充满了挑战与机遇。

现阶段，GPS接收器中，对码捕获的两种常见方法分别为串行搜索和并行搜索。尽管串行搜索方法实现简单，但其捕获时间较长，每次更改本地码相位需要花费1毫秒，完成一个完整搜索需约2分钟左右。这对于要求高数据更新率的应用领域来说显然不足够。为了解决这个问题，本文采用了FPGA来实现频域捕获算法，而不是传统的DSP芯片，因为FPGA资源有限如何通过复用来满足资源占用是一个关键问题。此外，由于导航信号强度远远低于噪声，准确采集中心频数据对算法验证至关重要。

为了应对这些挑战，本文重点研究了在SDR平台上实现频域捕获算法，并基于SDR平台和FFT来进行并行快速捕获算法。本文使用Xilinx公司提供的系统级建模工具System Generator，将XCVFX60FF1152这款V4系列FPGA芯片编程，并完成了频域捕获算法的硬件实现。在设计中，我们采用时分复用技术，使整个设计方案只采用一个FFT核，并且使用了一种新的复数乘法方案，以此节约硬件资源。

为了避免系统热噪声影响而准确采集导航数据，本系统设计时使用ADLINK公司生产的数字化仪PCI-9846H进行卫星信号采集，然后利用Xilinx公司提供的编程软件——System Generator，读取采集数据，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。

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以直到与卫星PN码发生相关为止。当接收机所复现代码与输入卫星代码匹配时，有最大相关值。当两者在任何一边偏移超过1个码片时，有最小相关。这就是GPS接收机在二维C/A码搜索图案内检测卫星信号过程，如图1所示。在典型情况下，每个码相位以半个或一个整体增量被搜索。

每个多普勒分格大概为Hz，其中逗留时间越长，分格越小。一旦找到希望卫星之处，就会调整复现发生器基标速率，以补偿视距动态引起的地面PRN上延迟，从而跟踪该天线状态。最后使瞬间同期位于希望天线状态保持最大相关即可达到目标。而若失去载波跟踪，即使成功搜寻也将失去追踪目标，从而永远无法锁定信号。如果失败则重新开始搜寻过程继续尝试锁定其他天线直至获得精确位置信息及必要数据处理输出结果。

总结来说，该项目旨在探索一种既能保证效率又能降低成本（通过选择合适工控设备）的GPS快速捕捉解决方案，以便更好地适应不同应用场景中的需求，同时提高用户体验。此项工作不仅提升了解决难题能力，还展开知识产权保护方面的一些讨论，为未来可能开发专门产品提供基础理论支持。