基于FPGA的北斗接收機(jī)基帶處理設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的高速發(fā)展帶動(dòng)了衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。北斗接收機(jī)是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的用戶終端設(shè)備，低成本、高性能的接收機(jī)是其廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。北斗接收機(jī)的設(shè)計(jì)可以分為三個(gè)部分:射頻前端、基帶處理和定位解算。在這三個(gè)部分中，基帶處理的性能很大程度上決定了接收機(jī)的性能，對(duì)基帶處理的研究是開發(fā)高性能接收機(jī)的重要環(huán)節(jié)。基帶處理主要完成衛(wèi)星信號(hào)的捕獲和跟蹤，目的在于使接收機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的載波信號(hào)和偽碼信號(hào)與射頻前端輸出的中頻信號(hào)的載波頻率和偽碼相位保

2、持一致。當(dāng)跟蹤進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，可以解調(diào)出衛(wèi)星的星歷和歷書數(shù)據(jù)，提取偽距觀測(cè)量和多普勒頻移值，用于定位解算部分進(jìn)行PVT（位置、速度和時(shí)間）的計(jì)算。
　　本文對(duì)基于FPGA的北斗接收機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，重點(diǎn)研究了基帶處理的捕獲和跟蹤。北斗衛(wèi)星信號(hào)的捕獲是衛(wèi)星編號(hào)、載波頻率和偽碼相位的三維搜索。常用的信號(hào)捕獲方法有基于時(shí)域的串行滑動(dòng)相關(guān)捕獲法、并行頻率搜索捕獲法、并行碼相位搜索捕獲法。論文對(duì)三種不同捕獲算法的計(jì)算復(fù)雜度及捕獲時(shí)間進(jìn)行了對(duì)

3、比分析，并選擇基于時(shí)域的串行滑動(dòng)相關(guān)捕獲法的方法設(shè)計(jì)了BD2的衛(wèi)星信號(hào)捕獲。
　　衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤分為載波跟蹤和偽碼跟蹤?，F(xiàn)有跟蹤方法實(shí)現(xiàn)中，載波跟蹤通常采用COSTAS環(huán)結(jié)構(gòu)，偽碼跟蹤多采用延遲鎖定環(huán)結(jié)構(gòu)。本文也采用了相同的結(jié)構(gòu)對(duì)BD2的載波跟蹤和碼跟蹤部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　基帶處理部分的設(shè)計(jì)，在基于Xilinx的FPGA+ARM9的硬件平臺(tái)上進(jìn)行了初步驗(yàn)證。利用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)了基帶相關(guān)器的核心模塊，如載波NCO模塊，碼發(fā)