基于凌华科技与System Generator的GPS快速捕获算法实现与验证：工控机编程的创新应用

在工控机编程领域，凌华科技与System Generator紧密合作，不仅推动了GPS快速捕获算法的技术进步，还有效地验证了这一新颖方法。通过将系统级建模工具System Generator与Xilinx公司V4系列FPGA芯片相结合，本文展示了如何高效地实现频域捕获算法，并优化硬件资源利用。

文章首先介绍了作者刘恩晓，哈尔滨工业大学通信技术研究所博士生，其主要研究方向为卫星导航接收机及其抗干扰技术研究。此外，文章还提出了应用领域，即导航接收机关键算法的硬件实现，以及面临的一些挑战，如现有GPS信号捕获电路的时间长、知识产权保护和生产专用芯片的问题。

为了解决这些问题，本文采用FPGA来实现频域快捷搜索，而非传统DSP或软件工作方式。然而，由于FPGA资源有限，我们需要探索复用策略以满足需求。此外，因信号强度低而易受噪声影响，加上SNR值较低，因此准确采集中频数据对于验证算法至关重要。

文章接着深入探讨了使用SDR(Software Defined Radio)平台和FFT来实现并行快速捕获算法。本文重点研究的是在SDR平台上完成对XCVFX60FF1152这款V4系列FPGA芯片编程，并成功设计出频域快捷搜索方案。在设计过程中，我们采用时分复用技术，使整个设计方案只需一个FFT核，同时利用了一种新的复数乘法方案，以减少硬件资源占用。

为了避免系统热噪声干扰而准确采集导航数据，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，然后使用Xilinx公司提供的编程软件——System Generator，从而读取采集数据，在Matlab下的Simulink中进行系统设计调试，最终生成硬件描述语言下载到FPGA中。

最后，文章详细解释了GPS接收机如何通过二维码相位搜索图案（如图1所示）来检测卫星信号，并讨论了代码相关过程中的自相关积分和累加处理，以及载波多普勒跟踪等关键概念。此外，对检测变量统计特性的分析也阐述了其与SNR值之间关系，为后续性能评估奠定基础。