北斗导航接收机码捕获技术的研究及其FPGA实现

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北斗卫星导航定位系统是我国自主研发的卫星导航定位系统。该系统提供快速定位、实时导航、简短通信和精确授时等功能,对于促进我国的国防与民用导航定位事业的发展具有重要的意义。该系统采用直接序列扩频技术。而在直接序列扩频技术中,只有扩频码同步才有可能正确解算出传输的信息。因此,扩频码同步是影响导航系统系统性能的关键技术,码同步不仅是正确接收信息的前提,同时也关系到系统能否在高动态条件下进行精确定位。码捕获是码同步的重要组成部分之一。因此,研究和实现北斗卫星导航系统中的扩频码捕获技术有着重要的意义。  本文首先介绍了扩频通信理论,然后描述了可编程逻辑器件开发流程及其配置。在此基础上,对常用的几种伪码捕获方法进行了分析,并重点研究了采用数字匹配滤波法捕获北斗卫星信号的技术,匹配滤波器的设计采用加法树结构实现,避免了在计算相关值时过多地耗用乘法器。并对匹配滤波器进行了改进,采用分段匹配的捕获方法。在捕获验证阶段采用N中取M的峰值检测捕获搜索方法,有效降低了虚警概率。  文章在将整个系统进行了Matlab仿真的基础上重点研究了该捕获法的FPGA实现。文章采用VHDL硬件描述语言,完成了数字下变频器(包括DDS、混频器和FIR低通滤波器)、匹配滤波器、判决验证模块等关键模块设计、及其仿真。最后在Altera公司的CycloneⅡEP2C70F672I8专用开发板上进行系统的初步调试与测试,验证了系统的可行性。  
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