[發(fā)明專利]一種基于FPGA的GPS軟件接收機(jī)信號跟蹤方法及其系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210075771.8
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102621563A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘樹國;王慶;胡剛
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

1.一種基于FPGA的GPS軟件接收機(jī)跟蹤方法，其特征在于：碼相位跟蹤環(huán)采用超前-滯后跟蹤環(huán)的延遲鎖定環(huán)來跟蹤GPS信號中C/A碼的相位，載波跟蹤環(huán)采用鎖頻環(huán)和Costas鎖相環(huán)交替工作的方式，當(dāng)GPS軟件接收機(jī)跟蹤開始時，輸入的數(shù)字中頻信號分為兩路，和載波發(fā)生器的I、Q兩路相乘后進(jìn)入碼相關(guān)器，分別和E、P、L三路偽碼進(jìn)行相關(guān)，得到六路相關(guān)結(jié)果，在載波跟蹤環(huán)路中，取六路相關(guān)輸出中的I_P、Q_P進(jìn)入相位判決器，當(dāng)相位偏移滿足Δθ＞θ_H，采用載波鑒頻器進(jìn)行鑒頻運(yùn)算，使相位偏移不斷縮小直到Δθ＜θ_H時，采用載波鑒相器進(jìn)行鑒相運(yùn)算，結(jié)果經(jīng)載波環(huán)路濾波器濾波后進(jìn)入載波發(fā)生器中來調(diào)整載波頻率；在碼跟蹤環(huán)路中，取I_E、I_L、Q_E、Q_L進(jìn)入碼環(huán)路鑒別器進(jìn)行鑒相運(yùn)算，結(jié)果經(jīng)過碼環(huán)路濾波器濾波后進(jìn)入CA碼發(fā)生器來調(diào)整CA碼的相位；兩個環(huán)路交叉耦合，對載波頻率和碼相位進(jìn)行同步跟蹤，使本地復(fù)現(xiàn)的載波和碼與信號對準(zhǔn)，后級積分累加判決器對I_P進(jìn)行積分判決后，得到導(dǎo)航數(shù)據(jù)位。

2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述基于FPGA的GPS軟件接收機(jī)跟蹤方法的系統(tǒng)，設(shè)有碼相位跟蹤環(huán)及載波頻率跟蹤環(huán)兩個交叉耦合的跟蹤環(huán)路，其特征在于：

碼相位跟蹤環(huán)包括

CA碼發(fā)生器：設(shè)有2個10位最大長度線性移位寄存器G1和G2，在1.023MHZ的時鐘驅(qū)動下各自產(chǎn)生長度為1023位的最大長度PRN碼，碼片標(biāo)稱速率為1.023MHZ，由于跟蹤環(huán)路中鑒相器的需要，CA碼發(fā)生器的輸出分為早碼、即時碼、晚碼，彼此相差0.5個碼片，將CA碼輸出通過兩個級聯(lián)的D觸發(fā)器，將原始輸出與兩級D觸發(fā)器中間的輸出和末級輸出分別作為早碼，即時碼和晚碼，D觸發(fā)器時鐘工作在CA碼發(fā)生器驅(qū)動時鐘頻率的2倍處；

碼環(huán)鑒相器：采用超前加上滯后包絡(luò)去除上超前減去滯后包絡(luò)的歸一化運(yùn)算，包含了加減，乘法，除法和開平方根，調(diào)用IP核即可實現(xiàn)；

碼環(huán)濾波器：用于減小鎖定相位的誤差，消除突發(fā)干擾對鎖定失鎖的影響，濾除高頻成分，同時配合CA碼發(fā)生器調(diào)整鎖相范圍和鎖定時間，采用三階環(huán)路濾波器；

積分累加器：設(shè)有一個位寬為32位的累加器，在每個時鐘的上升沿對輸入端的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加。在VERILOG編程時采用整數(shù)類型范圍在-2³²+1～2³²-1，保證對負(fù)數(shù)的正確累加；

載波頻率跟蹤環(huán)包括

載波鑒相器：采用函數(shù)結(jié)構(gòu)，以查找表法實現(xiàn)反正切運(yùn)算，首先計算出所需的值，再將其存入ROM的IP核中，最后根據(jù)輸入值查找所需的結(jié)果；

載波鑒頻器：采用CORDIC算法的迭代結(jié)構(gòu)和流水結(jié)構(gòu)法的一階差分鑒頻得到所需的頻率值；

載波發(fā)生器：采用查找表，根據(jù)各個NC0正、余弦波相位計算好相位的正、余弦值，并按相位角度作為地址存儲該相位的正、余弦值數(shù)據(jù)；

載波環(huán)路濾波器：采用三階環(huán)路濾波器；

相位判決器：頻率偏移對應(yīng)的是相位偏移，當(dāng)相位偏移滿足：Δθ＞θ_H，采用載波鎖頻環(huán)進(jìn)行粗鎖，相位偏移不斷縮小直到Δθ＜θ_H時，載波鎖相環(huán)開始工作。