北斗并行频率捕获算法研究与分析-论文.pdf

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1、2014年10月1日现代电子技术Oct.2014第37卷第19期ModernElectronicsTechniqueVol.37No.1975北斗并行频率捕获算法研究与分析陈伟强，苏凯雄（福州大学物理与信息工程学院，福建福州350002）摘要：采用FFT并行频率搜索的北斗二代卫星信号捕获算法，分析了并行频率捕获原理，利用Matlab对设计的捕获模型进行仿真，通过对比分析得到不同的FFT点数、子相关器个数及抽头设置等参数设置对捕获速度、频率搜索范围及灵敏度等性能的影响。在实际设计中考虑到资源消耗和性能的平衡，给

2、出改进后的捕获系统的FPGA实现方案。改进传统的相关器结构，采用同一相关器分段积分方式模拟多个子相关器，减少硬件资源开销，提高了相关器使用效率。关键词：北斗；捕获系统；FFT；并行频率搜索中图分类号：TN967⁃34文献标识码：A文章编号：1004⁃373X（2014）19⁃0075⁃04StudyandanalysisonparallelfrequencyacquisitionalgorithmofCompassCHENWei⁃qiang，SUKai⁃xiong（InstituteofPhysicsandI

3、nformationEngineering，FuzhouUniversity，Fuzhou350002，China）Abstract：TheprincipleofparallelfrequencyacquisitionisanalyzedwithCompass⁃2satellitesignalacquisitionalgorithmofFFTparallelfrequencysearch.ThedesignedacquisitionmodelwassimulatedwithMatlab.Theinfluenc

4、eofthedifferentpa⁃rametersettingsofFFTspotnumber，sub⁃correlatornumberandtappingwinningonacquisitionspeed，frequencysearchrangeandsensitivityperformancewereobtainedbycomparisonandanalysis.Thebalanceofresourceconsumptionandperformancewereconsideredintheactuald

5、esign.TheFPGAimplementationschemeoftheimprovedacquiresystemisgiveninthispaper.Structureofthetraditionalcorrelatorwasimproved，inwhichthemultiplesub⁃correlatorsaresimulatedwiththesubsectioninte⁃gralmodeofasamecorrelatortoreducethespendingofhardwareresourceand

6、improvetheefficiencyofthecorrelator.Keywords：Compass；acquisitionsystem；FFT；parallelfrequencysearching缩短信号捕获所花费的时间。0引言1捕获原理由于卫星和接收机存在相对运动，接收机收到的卫星信号中会有一个多普勒频率偏移量。对于传统的顺1.1捕获框架序搜索的捕获方法而言，由于多普勒频偏是未知的，需并行频率捕获算法针对于一个码相位进行相关运要对每一个多普勒频移步进进行码相位搜索，这就是所算，相关器采用多个子相关器集

7、的结构，将输出数据合谓的二维搜索。假设多普勒频率搜索范围为±10kHz，理组合得到分段相关积分值后进行FFT变换，确认测距搜索步进为500Hz，这就意味着对一颗卫星的信号完码相位是否对齐并估计多普勒频偏。[1]成一次完整的搜索需要41次的频率搜索，对于北斗二如图1所示为单个通道的并行频率捕获框图结构，代B1频点I支路信号而言，测距码长为2046，设步进输入中频信号通过与本机产生的正弦和余弦信号混频12码片，在每次频率搜索中又需要进行4092次的测距分别得到I，Q两个支路信号，再和产生的测距码进行相码相位搜索。

8、由此可见，如果要确认一颗卫星的信号不关运算，测距码周期为1ms，则设积分时间为1mms，存在，需要花费41×4092个单位时间，考虑到存在虚警[3]之后送入M级的寄存器中。概率，一次完整的搜索往往花费3~4min。而采用FFT在一个测距码周期中相关积分值分别存放在m个并行频率搜索，只需要对每个码相位进行一次频率搜索寄存器中，每个寄存器相当于一个子相关器，本文中称[2]就可以确定多普勒频率偏移量，此外