GPS﹢P码并行矩阵式直接捕获方法

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1、第42卷第5期2012年9月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．5Sep．2012GPSP码并行矩阵式直接捕获方法曹进，李荣冰，徐昭，谢非(南京航空航天大学导航研究中心，江苏南京210016)摘要：弱信号环境下，GPS信号中P码具有很强的抗模仿和抗欺骗能力。为了解决P码直接捕获技术中P码序列特性与无周期性，提出一种快速实现P码捕获的矩阵式直接捕获方法。在对直接平均法进行原理分析的基础上．研究了矩阵式频域直接捕获方法的模型，并对提出的P码捕获算法进行硬件系统设计和实现，在弱信号环境下对矩阵处理器进行实际测试。结果表

2、明，与传统方法相比，算法能提高硬件效率，缩短捕获时间，提高数据处理效率。关键词：P码直接捕获；矩阵处理器；FPGAIP核；信噪比中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)05一叭11—04AParallelMethodinMatrixFormforGPSPCodeDirect—acquisitionCAOJin，LIRong—bing，XUZhao，XIEFei(NavigationResearchCenter，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Na彬ng210016，Chi

3、na)Abstract：Undertheweaksignalenvironment，GPSP—codeisofhighlevelofanti—deceptionandanti—spoofing．Todealwiththefeaturesoflongcodeandaperiodicity，wepresentadirectacquisitionwithma—trixmethodinthispaper．Basedontheanalysisofdirectaveragemethodtheoretically，adirectacquisitionmethodwithmatri

4、xisdesignedwhichiSusedtoacquiretheP．codefast．Therefore．onthebasisofre—searchingtherelevanttheory，ahardwaresystemforverificationbasedonthematrixdirectacquisitionmethodisachieved．Afterthetestofthedesignedacquisitionsysteminweaksignalenvironment，there·suitshowsthemethodwedesignedcanimprov

5、ethehardwareefficiencybyreducingtheacquisitiontimeandimprovetheefficiencyofdataprocessing．Keywords：directacquisitionofP．-code；matrixprocessor；FPGAIPcore；SNR引言GPSP码相对C／A码有更高的扩频增益、更强的抗模仿和抗欺骗能力，这使得P码在高动态与弱信号等复杂电子环境中的定位导航更有竞争力，传统的P码捕获技术首先对C／A码进行捕获，通过提取导航数据中的时间信息HOW进行引导，完成对P码的捕获。在强干扰和欺骗的战争环

6、境下，无法保证通过C／A码信息来辅助P码捕获，对P码进行直接捕获是电子战和导航战环境提出的新要求⋯。近几年来，国外对P码的直接捕获算法进行了很多研究，大致可分为两类：一是利用大规模并行相关器为基础的时域处理算法，以STSY．EXPRESSASIC为代表，二是以F订处理技术为基础的各种频域处理算法心J，以ChunYang等的扩展复制重叠捕获技术(XFAST)为代表。滑动相关法和匹配滤波器法都是针对时域进行处理，不仅需消耗大量的硬件逻辑资源对P码进行并行和串行相关数据处理，且捕获时间较长，不适用于高动态与弱信号环境下的P码的快速捕获旧J。国内外很多研究机构针对高动态下直

7、接捕获进行了研究，基于FFT的伪码相位并行搜索实现P码的快速捕获，关键在于码相位时间不确定度太大(±0．5S一±1S)和载波多普勒频率偏移过大(±16kHz～±28kHz)，都导致捕获时间长、消耗硬件逻辑资源庞大等问题。针对此问题，文中提出基于频域FFT矩阵式并行处理的P码直接捕获算法。文章首先分析了相关直捕方法原理及其存在的相关问题，在此基础上，研究了矩阵式频域直接捕获的模型，对模型进行详细的数学描述。同时，详细说明了硬收稿日期：2012—07—24基金项目：国家自然科学基金项目资助(60904091，91016019，61104188，61273057)；航