作者：刘恩晓，哈尔滨工业大学通信技术研究所博士生，以卫星导航接收机及其抗干扰技术研究为主要方向。

应用领域：导航接收机关键算法的硬件实现，尤其是在GPS快速捕获方面。

挑战：GPS信号捕获通常涉及两种方法——串行搜索和并行搜索。串行搜索虽然简单，但捕获时间较长；而并行搜索需要复杂的硬件设计，并且在知识产权保护和专门芯片生产上存在不足。为了解决这一问题，本文采用FPGA来实现频域捕获算法，以满足资源有限的需求，同时保证了数据更新率要求。

解决方案：本文重点研究了基于SDR平台和FFT的并行快速捕获算法。在Xilinx公司的System Generator工具下完成了对XCVFX60FF1152 FPGA芯片编程，实现了频域捕获算法的硬件化。通过时分复用技术，减少了硬件资源消耗。此外，为确保系统性能，本文采用ADLINK公司生产的PCI-9846H数字化仪进行卫星信号采集，并使用Matlab下的Simulink进行系统设计调试。

引言

GPS接收机必须模拟待探测卫星发射出的PN码，并移动该模拟码相位直到与卫星PN码相关为止。当相位匹配时，相关值达到最大；当相位偏移超过半个码片时，最小相关值出现。这是GPS接收机在代码相位范围内检测卫星信号的一种方式，如图1所示，该图展示了一维C/A码搜索模式，其中横坐标表示码相位，而纵坐标表示多普勒频槽。

频域快速捕獲算法

2.1 频域捕獲原理

随着计算能力提升，FFT成为现代通信、无线电导航、精密定位等领域不可或缺的手段。在每一个频带中同时计算所有可能相应点，使得实时相关处理变得可能，从而缩短信号获取时间。本文旨在利用此原理开发一种能够高效地进行高速GPS信号处理与分析的心智模型。