GNSS多模接收机捕获模块的FFT算法设计

发布时间：2021-08-25 11:32

　　随着全球卫星导航系统（GNSS）及物联网技术的不断发展,GNSS多模接收机的应用越来越广泛.信号捕获作为接收机信号处理的第一步,其信号捕获能力的强弱直接影响着接收机的整体性能.本文针对多模接收机在捕获模块设计中遇到的快速傅里叶变换（FFT）算法兼容性差、运算时间长、资源占用大等问题,提出了一种优化方法.该方法通过加入原位运算、截位运算、模块重复利用、流水线结构等设计,以解决上述问题.经仿真验证,该方法在资源占用、运算时间、兼容性方面都有明显的改善. 

【文章来源】：全球定位系统. 2020,45(04)CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

蝶形运算单元结构

图1为并行码相位捕获算法的原理框图.由图1所示,接收机通过天线接收卫星信号,经前端处理后得到中频信号,中频信号经混频处理后,以(i+jq)的复数形式进行FFT运算,接着,运算结果与经FFT处理后的本地伪码进行共轭相乘,相乘结果经IFFT处理后输出到随后的处理模块中[2-3].由上述分析可知,FFT在接收机的捕获过程中起着关键的作用,且多次使用,故FFT算法设计需综合考虑捕获模块特点、硬件资源等因素.

本文设计的FFT算法具有自适应的特点,能够根据实际样点数,通过蝶形运算单元的不同次数调用,实现P点(P=2Q,Q=3,4,5,…)的FFT算法处理.根据第1节所述,在本文所讨论的接收机捕获模块中,考虑到接收机所接收信号主码长的特点,故选择使用基2-2048点的FFT设计.图3为本文FFT算法设计框图.由图3可知,FFT算法中的第一个单元为数据缓存单元,其内部包括两个空间:读空间与写空间.当写空间存储将满时,则会发出一个脉冲提示信号,控制中心接收到该信号后,就会将写空间中的数据输入到第一级蝶形运算单元中进行处理,同时,该写空间变为读空间,另一个读空间转换为写空间,继续存储输入到FFT模块中的数据.通过读、写两个空间的相互配合,使FFT运算既不会出现空闲,也不会出现堵塞,从而实现整个FFT模块的流水线运算.

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的FFT算法设计与实现[J]. 刘宝军,王中训,钟强,张珉,娄阳.  光电技术应用. 2016(03)
[2]基于FFT的BDS B3频点信号捕获及性能分析[J]. 刁彦华,王晓君,贾文娟.  导航定位学报. 2015(04)

硕士论文
[1]GPS/BDS双模接收机捕获算法的研究与实现[D]. 刘佳娟.中北大学 2016
[2]高动态GNSS信号捕获算法研究[D]. 陈立.华中科技大学 2016
[3]基于FPGA的1024点FFT算法实现[D]. 赵冬冬.苏州大学 2014
[4]GPS/BD双模接收机捕获跟踪算法研究及实现[D]. 徐晓波.西安科技大学 2013



本文编号：3362039