基于FPGA的GPS信号频域捕获算法设计及其实现

GPS信号捕获是GPS接收机的关键技术,针对常用的GPS接收机中采用的串行滑动相关捕获技术速度慢的缺点,设计了基于FPGA的频域快速捕获算法.与传统的时域相关捕获算法相比,采用FFT技术的频域捕获算法可以快速捕获到多普勒频移及C/A码相位延时.同时使用了系统级建模工具System Generator设计快速捕获算法的FPGA硬件方案,并采用时分复用的方式使每次相关运算共用一个FFT核,节省了大量的硬件资源.     

GPS接收机载波同步环路的研究

GPS全球定位系统是由美国研制的,利用卫星进行导航定位的系统,已经得到了广泛的应用.GPS接收机的用途就是实现定位功能.GPS接收机对GPS信号中的载波信号进行捕获和跟踪是导航定位的基础.为此,本文对GPS接收机捕获和跟踪载波信号进行研究,采用COSTAS环来实现载波的捕获与跟踪.并在MATLAB环境下进行仿真验证,来检验捕获和跟踪GPS信号载波的能力.     

基于通用相关器的高动态GPS信号并行快速捕获

高动态全球定位系统(GPS)信号的快速捕获是GPS接收机的关键技术之一,然而现有算法难以兼顾捕获速度和硬件成本。该文研究在低成本通用GPS器件上实现快速捕获算法。对高动态GPS信号的并行捕获方法基于商用GPS系列芯片GP4000进行了改进,通过扩大算法频率搜索步长提高搜索效率。对该算法进行仿真验算并利用接收的GPS卫星信号进行实测。结果表明:改进算法可以有效地扩大GPS接收机频率搜索步长,提高接收到的卫星信号的质量,同时缩短卫星信号的搜索时间。     

一种GPS信号的快速捕获算法研究

利用快速傅立叶变换和反变换（FFT/iFFT）在频域实现循环相关是一种GPSC/A码快速捕获的有效方法,可以将时烦二维的联合滑动相关搜索转化为一维频域搜索,实现了伪码的并行搜索,可以有效地缩短GPS信号的捕获时间.同时,本文针对弱信号捕获提出了相干累积和非相干累积的方法,并给出了试验结果.     

探讨GPS信号捕获及性能的提高

本文首先分析了GPS信号捕获的原理,接着从初始化和捕获跟踪两个方面详细研究了信号捕获的实现。并在GPS信号捕获性能分析的基础上,提出了捕获性能提高的方法,为GPS的应用研究提供一定的借鉴作用。     

一种基于FFT块处理的微弱GPS信号检测新方法

针对微弱GPS信号的高灵敏度检测算法是当前遮蔽环境下GPS软件接收机捕获信号亟待解决的问题.作者提出了基于FFT块处理的1/4字节步进相干积分检测方法,较传统的1/2字节更替检测方法,增长了相干积分区间,更有效地利用了GPS信号,提高了微弱GPS信号的检测灵敏度,缩短了捕获时间.仿真结果表明,在信号长度不超过300 ms的情况下,该算法能成功捕获信号强度低至24dBHz 的微弱GPS信号.     

基于码部分相关性的GPS信号捕获算法

为提高GPS信号的捕获速度,减少捕获时间,从C/A码的部分相关性出发,提出一种基于1024点FFT的码相位捕获算法.将输入数据按1024点进行分段,对每段1024点分别采用FFT算法进行捕获.仿真结果表明,该算法既保证了码相捕获精度,又有效降低了计算量,提高了捕获速度.可以利用现有的1024点FFT核完成设计,对系统硬件要求较低.该算法对GLONASS、GALILEO、北斗导航系统的信号捕获也具有很好的借鉴作用.     

循环相关在GPS信号捕获中的应用

研究了用循环相关理论来实现GPS信号的捕获.首先,介绍了循环相关的捕获理论;其次,具体分析了用循环相关法实现高动态信号的捕获过程,并给出了此方法的设计步骤;最后,对捕获结果进行了MATLAB仿真.结果表明:此方法可以准确快速地捕获信号.且设计简单,性能稳定,容易达到捕获的目的,可以作为一种常用方法.     

GPS接收机并行捕获算法的研究

对全球定位系统(global positioning system,GPS)中3种并行捕获算法进行了理论分析,同时针对捕获算法运算量、捕获时间、捕获灵敏度以及捕获结果 4个方面进行了对比分析和仿真验证。仿真分析表明:3种并行捕获算法均能有效捕获GPS信号。其中,匹配滤波算法硬件实现简单,但运算量大、捕获速度慢;C/A(coarse/acquisi-tion)码循环相关算法运算量小、捕获速度快,但硬件实现复杂;部分匹配滤波-快速傅里叶变换(partial matched fil-ter-fast Fourier transform,PMF-FFT)算法运算量适中、捕获速度快、硬件实现简单,但其捕获灵敏度相对于另2种算法低0.9 dB。所以,PMF-FFT算法更适合硬件大规模推广且实用价值高。     

基于北斗/GPS和GPRS的车载定位终端的研究与实现

为了实现对我国车辆更加有效的实时监控,本文设计了一种基于北斗/GPS和GPRS的车载定位终端,该终端由STC12C5A60S2单片机系统、无线数据通信模块、北斗/GPS卫星定位模块和温度传感器模块组成,利用北斗/GPS定位模块采集车辆位置信息,通过无线数据通信模块将采集到的数据传输到公网IP服务器上,并在终端显示器上显示当前系统工作状态及系统位置信息,以实现车辆位置信息的采集。仿真实验结果表明:该终端了实现车辆实时监控、温度监测和短信服务的功能;采用北斗/GPS联合定位模块,具有定位精度高,定位性能稳定的特点。同时,该终端首次冷启动定位时间35 s,热启动1 s,重捕获小于1 s,定位三维精度(RMS)3 m,速度精度0.1 m/s,这5项指标优于他人的研究成果,本研究达到了预期效果。该车载定位终端在车辆实时监控领域具有一定的应用潜力。     

GPS软件接收机捕获算法的FPGA仿真

探讨了GPS软件接收机的前端采集数据结构、C/A码捕获算法原理、Virtex2p开发板原理.为了能在FPGA(可编程门阵列)上实现GPS信号并行捕获算法,采用了补零计算来弥补算法中采样点不基于2N的不足,并且在Simulink环境下运用基于FPGA的应用软件SystemGenerator进行了补零后的并行捕获算法的FFT模块、虚数乘法模块、平方模块等搭建编程.同时采用了Matlab中的M文件将采样数据仿真成模拟信号导入完成仿真实验,并将仿真结果与Matlab结果进行了相应的比较和分析,得到与Matlab结果同样的捕获频率.虽由于补零引起小于1个码元(16个采样点)的采样点误差,但不影响捕获结果,证实了System Generator在FPGA实现捕获算法可行性.     

FPGA数字脉冲压缩系统的研究与实现

针对线性调频信号用FPGAIP核进行设计并实现了单通道的数字脉冲压缩系统．阐述了数字下变频、脉冲压缩的原理．介绍了系统的硬件结构、主要设计模块和在FPGA上实现对中频线性调频信号进行脉冲压缩处理的方法．最后给出了MATLAB仿真和FPGA硬件实验测试结果,验证了文中给出的数字脉冲压缩器设计的工程可行性．     

基于FFT的P码捕获技术及FPGA实现

根据GPS P码的特性,提出了基于FFT的P码快速捕获方法。基于FPGA技术,介绍了P码快速捕获算法的硬件实现。根据算法原理以及系统特性,分析了捕获时间。测试结果表明,此系统能正确捕获GPS P码,且耗时较短,具有较好的灵活性和可扩展性。     

基于FPGA的微通道板信号处理系统设计与实现

本文提出了一种用于热等离子体探测的微通道板信号处理系统的设计方法。可以通过对前置放大器进行阈值控制,从而解决由于微通道板输出电荷积累而造成的增益下降问题,通过PC端可以实时的观测测量结果。设计中的数据处理模块、通信模块、DA控制模块基于FPGA实现,将所有的数字电路环节集成在一个FPGA芯片中,为系统的小型化、稳定性、抗干扰性和在线修改、升级创造了条件,完成了一体化设计。本文介绍了这种转换的设计思路、硬件框图和软件的实现方法。     

人脸识别PCA算法的硬件实现

为满足人脸识别系统的实时性,提出了一种基于FPGA硬件平台的人脸识别系统的实现方法。以传统的主成份分析算法为理论基础,利用Xilinx公司的System Generator开发环境实现算法的硬件逻辑。通过调试和仿真后,分析运算负荷和时序逻辑。结果表明,使用Spartan-3ADSP XC3SD3400AFPGA开发套件,在保证识别率的前提下,硬件实现的算法处理速度要远快于MATLAB中的算法实现。     

基于FPGA的电子节气门控制器硬件设计与实现

针对电子节气门控制系统对控制器的快速性、 低成本、 微型化等控制性能的要求, 通过现场可编程门阵列(FPGA: Field Programmable Gate Array)实现控制器的硬件设计, 在发展较为成熟的增量式PID(Proportional, Integral, Differential)算法基础上加入积分分离环节, 利用高级综合工具Catapult C实现了基于FPGA全硬件方案的积分分离PID控制器。设计制作了AD/DA采集板, 实现了基于FPGA的积分分离PID控制器与电子节气门之间的数据通信, 并进行了电子节气门的实物跟踪控制实验。实验结果表明, 基于FPGA的全硬件积分分离PID控制器实现了电子节气门跟踪控制, 提高了控制器的运算精度。     

基于FPGA的高速PCI采集卡设计

提出一种基于FPGA的高速PCI采集卡的设计方案,详细介绍了系统的硬件和软件结构,分析了FP-GA内部各个模块的功能和原理,并着重描述了PCI接口模块IP核的设计.通过将数据采集的控制模块和PCI接口模块集成在FPGA内部,加上采用双口RAM技术,实现了数据高速采集、传输和存储.该系统集成度高、设计灵活、电路简洁、可扩展性好、抗干扰能力强,适用于航空综合检测设备和智能仪器等高速数据采集场合.     

基于FPGA的液晶驱动智能片上系统设计

基于FPGA的液晶驱动智能片上系统的设计方法.SOPC系统以FPGA为核心控制器,在Altera公司CycloneⅢ系列芯片EP3C25F324C8Z上,以SOPC Builder为设计环境,搭建了NiosⅡ嵌入式处理器及相应的外围驱动电路;利用FPGA丰富的逻辑资源及结合按各个功能分块的模块化设计思想,设计了SDRAM模块、FLASH模块、VGA模块、PLL模块等IP软核,并将多个模块组建到一片FPGA芯片上,实现了640×480液晶显示驱动控制.经过调试验证了基于FPGA硬件设计的正确性、可行性.     

基于ARM & Windows CE的锚杆无损检测系统软件设计

设计了一款基于ARM & Windows CE及FFT算法的锚杆无损检测系统,介绍了硬件电路设计方法,包括信号采集模块、A/D转换模块、液晶显示模块、电源模块;在软件设计中,完成了Windows CE操作系统的定制以及应用程序设计,并对设计方法和数据FFT分析方法进行了阐述。