GPS接收机中采样平均技术的FPGA实现

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基于FPGA的GPS数据采集存储电路设计毕业设计（10到19）

基于FPGA的GPS数据采集存储电路设计毕业设计（10到19）本课题采用AMD公司成产的AM29LV160B FLASH芯片，该芯片是一个16Mbit，3.0V供电，48个管脚，采用TSOP封装的存储芯片，该芯片可以设定为2×8Mbit，也可设定为1×16Mbit，适用于8位、16位的系统存储，具有存储速度快，使用寿命长等优点。

3 系统硬件设计3.1 Altium DesignerAltium Designer 是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows XP操作系统。

这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。

Altium Designer 除了全面继承包括Protel 99SE、Protel DXP在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进和很多高端功能。

该平台拓宽了板级设计的传统界面，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程设计人员能将系统设计中的FPGA与PCB设计及嵌入式设计集成在一起。

由于Altium Designer 在继承先前Protel软件功能的基础上，综合了FPGA设计和嵌入式系统软件设计功能，Altium Designer 对计算机的系统需求比先前的版本要高一些。

2005年年底，Protel软件的原厂商 Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本Altium Designer 6.0。

Altium Designer 6.0，它是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本，也是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。

Altium Designer 是业界首例将设计流程、集成化PCB 设计、可编程器件（如FPGA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。

高输出频率GPS接收机FPGA优化设计

欢迎网上投稿《电子技术应用》2011年第37卷第7期当前，以FPGA +DSP 为硬件平台实现的软件接收机，由于参数设置灵活、可验证新的导航算法而备受重视。

伴随着新算法的日益复杂和对接收机要求的不断提高，对系统的速度提出了更高的要求[1-2]。

比较GNSS 接收机不同解决方案的处理能力与灵活性[3]，将更多的任务交给FPGA 处理以减少DSP 的负担、提高系统速度。

本文采用FPGA 完成GPS 的基带处理，保留了软件接收机参数的灵活性；节省了DSP 资源，增加了定位结果的输出率；在FPGA 硬件资源允许下，通道个数可以任意扩展。

1基带处理FPGA 实现方案如图1所示，GPS 信号经天线、射频下变频至中频，进入FPGA 。

载波环路和码环路对中频信号进行解扩，得到数据比特流。

同步电路对数据流进行同步，输出伪距等相关信息。

系统启动时，卫星号分配模块和多普勒限定模块接收DSP 发送的配置方案。

时钟发生器模块用于产生时钟脉冲。

1.1数控振荡器设计载波发生器按照输入值产生不同频率的同相I 、正交Q 两路正弦信号。

码发生器除了产生不同频率的C/A 码外，还具有对码相位进行移位的操作。

为减少资源使用，只采用每次延迟一个码片的操作。

延迟移位可减少捕获到多径信号的危险。

高输出频率GPS 接收机FPGA 优化设计李英飞，丁继成，赵琳(哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：为使DSP 芯片有充裕的资源和时间用于复杂的导航计算、输出高频率的解算结果，通过资源优化，只采用FPGA 逻辑电路实现了GPS 信号的捕获、跟踪、帧同步、卫星自动搜索、伪距信息生成等基带处理功能，并整理了电文、历书、伪距信息、多普勒频移的格式，以方便传输。

实验表明，本方案可行有效，定位频率可达100Hz 。

关键词：相干积分；滤波器调整；帧同步；伪距生成中图分类号：TN965.5文献标识码：B文章编号：0258-7998(2011)07-0026-03Optimization of FPGA-based on high-output frequency GPS receiverLi Yingfei ，Ding Jicheng ，Zhao Lin(College of Automation,Harbin Engineering University,Harbin 150001，China)Abstract ：In order that the DSP chip could calculate user position in real time,a real -time GPS module of baseband pro -cessing has been implemented on a FPGA,using only logical units.The module implements signal acquisition,track,frame syn -chronization,satellites auto search and so on.In addition to meeting the demands of the transmission signal to DSP,a auxiliary module is designed for organizing massive messages.Experimental results show that the positioning output frequency more than 100Hz.Key words ：coherent integration ；filter adjustment ；frame synchronization ；pseudo generation图1FPGA 基带处理模块总方框图26《电子技术应用》2011年第37卷第7期表1环路参数对比锁相环ω2n T sa 2ωωn ω2n T s a 2ω12锁频环延迟锁定环41/432241/411/321/2561/1024图2不同参数的环路状态(a)第一组参数正交Q 支路积分值锁相环滤波器输入/△°正交Q 支路积分值锁相环滤波器输入/△°(b)第二组参数1.2环路滤波器参数调整考虑到FPGA 除法运算的舍入误差和射频芯片带宽的影响，环路参数的调整工作按以下步骤进行。

基于FPGA的数字式GPS接收机载波环设计与实现

基于FPGA的数字式GPS接收机载波环设计与实现张博;张斌【摘要】同步系统工作的好坏，在很大程度上决定了通信系统的质量。

GPS接收机将天线接收到的卫星信号经射频前端处理后变成了数字中频信号，接收机对GPS卫星的信号处理过程，可依次分为捕获、跟踪、位同步和帧同步4个阶段。

针对GPS信号的BPSK调制和强度微弱等特点，模拟 GPS接收机基带数字信号处理过程，首先介绍了科斯塔斯（Costas）接收机的工作原理，分析研究了基于现场可编程门阵列（ field-programmable gate array ， FPGA）的软件无线电载波同步技术的实现方法，并采用Costas环实现了载波同步，性能测试验证了设计的正确性和可行性。

%The quality of communication systems can be largely determined by the synchronization technology used in the systemdesign .GPS receiver transforms a satellite signal received by an antenna into a digital medium-fre-quency signal by processing at the radiation frequency front end .The processing of the receiver for the signal of GPS satellite can be divided into four steps in order:capturing, tracking, bit synchronization and frame synchronization . Aiming at such characteristics as BPSK modulation and weak strength of GPS signal , this paper simulates the process of GPS receiver for processing digital signals of baseband .First, the working principle of Costas receiver is introduced , the realization method for FPGA-based software radio carrier synchronization technology is analyzed and researched .In addition , Costas loop is used to realize carrier synchronization .The performance testing demonstrated the accuracy and feasibility of design .【期刊名称】《应用科技》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P29-32,38)【关键词】载波同步;伪随机码;Costas环;现场可编程门阵列【作者】张博;张斌【作者单位】空军工程大学信息与导航学院，陕西西安710077;空军工程大学信息与导航学院，陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】P228.42接收机对GPS卫星的信号处理过程，可以依次分为捕获、跟踪、位同步和帧同步4个阶段。

GPS的FPGA实现

GPS数据的解析与显示（Verilog HDL）
Time_ram
LCD1602
gps_data[7..0] GPS_TXD
UART接收 Latitude_ram
data_ready
Longitude_ram
解析GPRMC并将所需信息放到memory中
解析GPRMC信息并显示
FPGA 实现数据解析并在LCD1602上显示框图
数据处理显示模块
注：复位时在S0状态，信息有效时，S6状态存储时间信息，S7状态存储纬度信息，S8状态存储经度信息。每个状态在RxD_ready 信号有效时读取 RxD.
“$GPRMC”检测、时间、经纬度信息存储状态机
RxD !=’E RxD =’G’
S1
S8
S2
RxD =’$’ RxD !=’G’ RxD =’P’ RxD !=’$’ RxD =’E RxD !=’P’
3、项目程序
一般有两种方式：
• 1、用altera软件接口
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • int set_baudrate(alt_u32 brate) { IOWR_ALTERA_AVALON_UART_DIVISOR(UART_BASE,(unsigned int)(CPU_FRE/brate+0.5)); return 0; } //串口接收中断服务程序 void uart_ISR(void* context,alt_u32 id) { temp=IORD_ALTERA_AVALON_UART_RXDATA(UART_BASE); raw_buf[receive_count++]=temp; } int uart_init(void) { //设置波特率为9600 set_baudrate(baudrate); IOWR_ALTERA_AVALON_UART_CONTROL(UART_BASE, 0x80);//接收中断使能 IOWR_ALTERA_AVALON_UART_STATUS(UART_BASE, 0x00);//清状态标志 IOWR_ALTERA_AVALON_UART_RXDATA(UART_BASE, 0x00);//清接收寄存器 alt_irq_register(UART_IRQ,NULL,uart_ISR); turn 0; }

GPS中C_A码及其相关性运算的FPGA实现

GPS中C_A码及其相关性运算的FPGA实现GPS中C/A码及其相关性运算的FPGA实现刘音华1，2 卢晓春1(1. 中国科学院国家授时中心,西安,710600)(2. 中国科学院研究生院,北京,100049)摘要：全球定位系统（GPS）中采用扩频通信技术来抗干扰。

本文首先介绍了C/A码的产生原理，然后给出了基于FPGA的C/A码硬件实现方法，最后阐述了C/A码相关特性在GPS中的重要性，同时给出了用FPGA来进行C/A码相关性运算的方法。

关键字：全球定位系统（GPS）；扩频通信；C/A码；Gold序列；相关性Using FPGA Design C/A Code and Calculateits CorrelationLiu Yinhua1，2 Lu Xiaochun1(1. National Time Service Center, Chinese Academy of Science, Xi’an, 710600)(2. Graduated School of Chinese Academy of Science, Beijing, 100049)Abstract：Spreading spectrum communication is used abroad in Global Positioning System(GPS) for resisting jamming influence. In the paper, the generating theory of C/A code is introduced firstly. Then C/A code’s generating method which is based on FPGA hardware platform is put forward. At last, the significance of correlation of C/A code in GPS system and the method for calculating correlation with FPGA are explained.Key words：Global Positioning System; spreading spectrum communication; C/A code; Gold sequence; correlation1、引言当前，卫星导航定位系统在经济、军事、科研和社会生活等各个领域得到广泛的应用，日益显示了其优越性。

基于GPS中频信号源的FPGA设计实现方案

基于GPS中频信号源的FPGA设计实现方案1.引言在GPS接收机的设计中，为了检验和完善值号处理篁法，需要在本地获得GPS数字中频信号数据。

采用真实的数据并不是最佳选择，主要是因为其中的许多信号属性无法控制，也无法摸拟不同的接收环境和干扰情况，这给算法的验证测试带来麻烦；而且存储GPS真实数据需要消耗大量的硬件资源。

解决这一问题的有效方法是设计一个能够产生GPS数字中频信号并且参数可控的仿真信号源。

通常的仿真信号源设计方式被割裂为两种一一纯硬件方式和纯软件方式。

纯硬件方式是利用硬件器件和硬件表述直接进行设计，其设计难度大、周期长，而且系统结构设计的改变会带来巨大的硬件设计工作量。

纯软件设计的仿真信号源，是利用软件语言在PC机上搭建整个系统，其产生的数据需要被缓存起来以供硬件测试。

这样做不仅浪费存储资源，而且难以满足实时性要求。

本文介绍了一种新的GPS中频信号源的例由设计方案，它是利用Xi1inXSystemGeneratorfor幽工具可以自动由系统级表述转换成FPGA硬件表述的特点，完成从软件图形化设计到FPGA硬件实现的一体化流程。

其优点在于，功能设计部分在MAT1AB/SIMU1INK下完成,信号源产生结构清晰，进行信号验证检测和参数更改；硬件实现时，通过XiIinXSystemGenerator工具，自动生成优化的硬件描述语言文件和硬件测试文件，辅以Xi1inX硬件开发平台，大大减少了直接的硬件设计工作量，缩短了从设计到实现的过程，也方便了对系统设计的修改和升级。

2.Xi1inxSystemGeneratorforDSPXi1inxSystemGenerator是Xi1inx公司开发的FPGA辅助设计工具，包括嵌入SimUIink的Xi1inX模块集合(B1ockSet)和模型到硬件的转换软件。

它可自动生成FPGA综合、仿真和实现工具所需的命令文件。

用户可以在图形化环境中完成系统模型的硬件开发。

GPS接收机捕获跟踪算法研究及FPGA设计的开题报告

GPS接收机捕获跟踪算法研究及FPGA设计的开题报告一、研究背景及意义全球定位系统（GPS）是一种基于卫星技术的导航系统，可以提供全球范围内的定位、导航和定时服务。

GPS接收机是用于接收和处理GPS信号的设备，广泛应用于车辆导航、航空导航、船舶导航等领域。

在GPS接收机中，捕获跟踪算法是最基本的模块之一，它负责从卫星发射的无线电信号中捕获GPS信号，并跟踪该信号以进行导航。

因此，捕获跟踪算法的准确性和效率直接影响GPS接收机的性能和精度。

同时，随着FPGA技术的发展，越来越多的GPS接收机开始使用FPGA作为硬件加速器来实现信号处理算法。

因此，开发一种基于FPGA的高效捕获跟踪算法，对于提高GPS接收机的性能和精度具有重要的意义。

二、研究内容本文将重点研究GPS接收机中的捕获跟踪算法，并设计一个基于FPGA的硬件加速器来实现该算法。

具体研究内容包括：1. GPS信号的捕获过程研究。

深入分析GPS信号的特点和捕获过程的基本原理，探究各种捕获算法的优缺点。

2. 基于FPGA的捕获跟踪算法设计。

使用Verilog HDL编写捕获跟踪算法的硬件描述语言，实现该算法在FPGA上的硬件加速。

3. 硬件加速器的性能优化。

基于FPGA硬件平台的特点，优化捕获跟踪算法的硬件结构和算法实现，提高硬件加速器计算速度和准确度。

4. 系统集成和优化。

将捕获跟踪算法和其他GPS接收机模块集成在一起，实现完整的GPS接收机系统，并对整个系统进行调试和优化。

三、预期结果及意义通过本研究，将实现以下预期结果：1. 设计一种高效的GPS信号捕获跟踪算法，并将其实现在FPGA硬件加速器上。

2. 通过硬件加速器的实现，提高GPS接收机的准确性和性能，提高导航精度。

3. 为GPS接收机的发展提供一种新的、基于FPGA的硬件加速器设计方法，为其他领域的硬件实现提供参考。

通过以上研究成果，本文的研究具有重要的理论和实际意义，对于推动GPS技术的发展和推广具有积极的作用和贡献。

基于FPGA的GPS信息采集与显示系统设计与实现

刘玉民张雨虹姚明林。，，
（山学院ａ教务处；．算机中心；．息工程系，北唐山０３０）唐．ｂ计ｅ信河６００
摘要：出了一种基于ＦＧＡ技术的Ｋ０１单片机Ｉ采集与显示ＧＰ提Ｐ８５Ｐ核Ｓ信息的新方法。介绍了
［］４研究了ＧＰ－Ｅ板与ＦＧＡ的串行通讯方式，重讨ＳＯＭＰ着论了基于ＦＧＡ技术的ＧＳ定位导航信息的读取问题，ＰＰ并
给出了设计方案、关软件流程和仿真结果。但其ＦＧＡ中相Ｐ定位信息接收模块的设计采用状态机实现，程复杂，未编且
实验开发板（内有ＣｃｎＩｙｌｅＩ系列Ｅ２５４ＣｏＰＣＴ１４８型ＦＧＡ）Ｐ
献［，］１２研究了ＭＣ－１Ｓ５单片机与ＯＭ板的串行通信问题，Ｅ并给出了单片机读取导航数据的方法。文献［］出了基于３提ＡＴ９５采集与显示ＧＳ定位信息系统的设计方案。文献８Ｓ１Ｐ
系统的硬件组成，详细说明了ＱｕｒｕＩ原理图文件的设计方法和汇编程序设计流程图，ａｔｓＩ并利用
ＧＰＳ模块、ＰＦＧＡ实验开发板和液晶显示器进行了硬件实验，结果证明了该方法的有效性。
关键词：现场可编程门阵列；球定位系统；片机Ｉ全单Ｐ核；晶显示器液中图分类号：３；２８４文献标识码：ＴＰ９Ｐ２．Ａ文章编号：６２４Ｘ（０１０１７ —３９２１）６—０１Ｏ０７一４

基于FPGA的GPS信号快速捕获方法实现

基于FPGA的GPS信号快速捕获方法实现3刘亿民,宋学瑞(中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410083) 摘　要:介绍了一种基于平均相关器的GPS信号快速捕获算法,通过V HDL语言描述在FPG A上实现了该算法。

平均相关器是一种将输入的5000点GPS样本信号平均化为1024点样本,然后通过FFT方法实现GPS信号快速捕获的基带相关器。

这种相关器可以一步搜索到所有可能的码相位偏移,大大提高了捕获速度,比较好地满足了实时处理的要求。

关键字:GPS;FPG A;捕获;采样平均中图分类号:P228 文献标识码:A 文献标识码:100829268(2006)06200422051　引　言捕获卫星信号的时间是评价GPS接收机的主要性能指标,一种实现快速捕获的方法是使用基于快速傅立叶变换的相关器,这种方法可以一步搜索到所有可能的码移,从而加快捕获速度[1]。

C/A码周期为1ms,如果中频采样频率为5MHz,即每1ms 有5000个样本,进行5000点的FFT相关函数计算将导致计算量巨大、设计复杂、接收机成本增高等问题[2]。

如果能在不降低信号信噪比的情况下,将每毫秒5000点的中频采样数据下采样到每毫秒1024点,就可解决上述问题。

通过1024点的FFT模块进行频域软件信号处理是硬件实现C/A码捕获的主要思想[3]。

2　GPS信号捕获GPS接收机在接收GPS卫星信号时,先将L波段的载频下变频至中频信号,再进行解扩、解调等处理。

在解扩解调之前,GPS接收机必须搜索载波频率偏移和C/A码码移,即进行C/A码捕获,然后进行卫星信号的跟踪和锁定[4]。

当在GPS接收机中采用基于FFT的快速码并行相关检测技术时,相应的自相关函数可以用下式来表示:R[m]=6L n=0x[n]・CA[(n+m)]=x[n] CA[-n]=f-1(f x[n])・　f3(CA[n]))式中,R[m]表示得到的自相关序列;x[n]表示输入的采样数据;CA[n]表示本地C/A码;L为C/A码的长度,m为本地码的码移数, 表示卷积;f表示傅立叶变换;f3(CA[n])表示本地C/A码序列傅立叶变换的共轭;f-1表示反傅立叶变换。

GPS接收机跟踪环路的改进设计及FPGA实现的开题报告

GPS接收机跟踪环路的改进设计及FPGA实现的开题报告一、选题背景随着卫星导航技术在各个领域的应用扩大，GPS（全球定位系统）已成为最广泛使用的卫星导航系统。

现在，GPS用于飞行器、军事、车辆控制、导航和许多其他应用。

GPS发送的信号可以被地面接收器接收，并且可以计算一个指向天空的指针，在该指针与GPS卫星的位置相交时确定系统的位置。

但是，接收机可能会因信号中的多种噪声和干扰而导致错误。

GPS接收机跟踪环路是接收机的一个重要组成部分，负责确保接收机能够正确处理GPS信号以确定其位置。

由于跟踪环路工作在高速上，需要高性能的数字信号处理器，因此跟踪环路的设计具有挑战性。

因此，本课题旨在设计和实现一种改进的GPS接收机跟踪环路，提高跟踪性能和稳定性。

二、研究目的本课题旨在研究和改进GPS接收机跟踪环路的性能，开发出一种更加稳定和精确定位的跟踪环路设计。

具体目的如下：1.分析GPS接收机跟踪环路的工作原理，了解其性能缺陷和优化方向。

2.提出一种改进的GPS接收机跟踪环路设计，旨在提高其跟踪性能和稳定性。

3.采用FPGA实现跟踪环路设计，并对其性能进行测试和分析。

三、研究内容本课题研究内容主要包括以下方面：1.分析GPS接收机跟踪环路的工作原理，探讨其性能缺陷和优化方向。

2.提出一种改进的GPS接收机跟踪环路设计，通过改进思路、模型和算法进行优化。

3.采用FPGA实现跟踪环路设计，并采取仿真和实验的方式测试其性能。

4.对跟踪环路的实现结果进行分析和反思，提出进一步完善和优化的方案。

四、研究方法本课题的研究方法包括以下方面：1.文献调研与分析。

对GPS接收机跟踪环路的现有设计和发展方向进行调查和分析。

2.改进GPS跟踪环路的设计。

针对现有GPS跟踪环路设计的缺陷和优化方向，提出一种改进设计方案。

3.使用Verilog HDL或VHDL语言基于FPGA平台实现改进跟踪环路，并采用仿真和实验的方式测试其性能。

4.对跟踪环路的实现结果进行分析和反思，提出进一步完善和优化的方案。

基于FPGA的GPS接收机基带处理器的研究与设计的开题报告

基于FPGA的GPS接收机基带处理器的研究与设计的开题报告一、选题背景和意义GPS全球定位系统是利用卫星测量原理实现精确测量地球表面三维空间位置的技术，已广泛应用于航空、航海、军事、交通等领域。

GPS接收机是实现GPS定位导航的核心部件，其中GPS接收机基带处理器是GPS接收机的重要组成部分。

目前市场上的大多数GPS接收机基带处理器采用DSP、ASIC、ARM等芯片实现，而基于FPGA的GPS接收机基带处理器则具有可编程性强、资源利用率高、易于升级等优点，越来越受到关注。

本研究旨在设计并实现一款基于FPGA的GPS接收机基带处理器，通过对GPS信号进行采集、解调、协议处理等处理流程，实现对GPS信号的解码和定位导航。

对于提高GPS接收机的定位精度和可靠性具有重要意义。

二、研究内容和技术路线本研究将从以下几个方面入手：1. 硬件设计：选择适合GPS接收机基带处理器的FPGA芯片，并结合GPS接收机的电路原理图进行电路设计，包括前端RF接收、中频处理、数字信号处理等模块的设计。

2. 软件设计：采用Verilog HDL语言编写GPS接收机基带处理器的模块化程序，并符合GPS接收机协议标准，实现对GPS信号的采集、解调、校验、协议处理等功能。

3. 系统集成：将硬件设计和软件设计进行系统化集成，实现对GPS信号的完整处理，并将处理后的数据输出到显示屏等外部设备上。

技术路线：1. 硬件设计阶段：学习GPS接收机的电路原理及信号处理流程，了解FPGA芯片的特性和使用方式，进行硬件电路设计，包括选型、原理图绘制、PCB布局等。

2. 软件设计阶段：学习GPS信号的采集、解调、协议处理等技术，采用Verilog HDL编写GPS接收机基带处理器的模块化程序，进行功能验证和优化。

3. 系统集成阶段：将硬件设计和软件设计进行集成，搭建完整的GPS接收机基带处理器系统，并进行性能测试和调试。

三、预期成果和应用1. 设计并实现一款基于FPGA的GPS接收机基带处理器，能够完成对GPS信号的采集、解调、校验、协议处理等功能。

GPSC_A码平均相关捕获算法的FPGA设计

第7卷第1期信息与电子工程Vo1．7，No．1 2009年2月INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Feb．，2009文章编号：1672-2892(2009)01-0001-04GPS C/A码平均相关捕获算法的FPGA设计张博，杨春，解楠，罗晓莉(中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳 621900)摘要：利用快速傅里叶变换(FFT)在频域实现循环相关是一种GPS C/A码快速捕获方法，但在现场可编程门阵列实现时资源消耗大，且要求计算点数为2的整数幂次。

为此，采用平均分组，以更小FFT计算模块实现循环相关，完成C/A码捕获，即平均相关法，解决了资源消耗大和计算点数问题。

通过使用硬件描述语言完成了平均相关法的FPGA实现，经过ModelSim和MATLAB仿真结果的比较，验证了平均相关法的正确性。

关键词：快速傅里叶变换；循环相关；快速捕获；平均相关；硬件描述语言中图分类号：P228.4 文献标识码：AFPGA Design of Averaging Correlation for GPS C/A Code AcquisitionZHANG Bo，YANG Chun，XIE Nan，LUO Xiao-li(Institute of Electronic Engineering，China Academy of Engineering Physics，Mianyang Sichuan 621900，China)Abstract：To implement circular correlation in the frequency domain，using Fast Fourier Transform (FFT) is a fast acquisition approach for GPS C/A code，while its FPGA implementation takes a largeamount of resource，and the number of FFT operation needs to be 2 to the power of an integer. The paperproposes an approach called Averaging Correlation to fulfill circular correlation using smaller FFT blocksby averaging the input and local C/A code，which can solve the problems mentioned above. FPGAimplementation of averaging correlation is achieved by the use of Hardware Description Language(HDL).Comparison of the results of ModelSim functional simulation and MATLAB simulation verifies the validityof Averaging Correlation approach.Key words：Fast Fourier Transform；circular correlation；fast acquisition；Averaging Correlation；Hardware Description Language为了捕获GPS C/A码信号，必须对输入信号进行伪码相位和载波频率二维搜索[1]。

基于FPGA的GPS接收机位同步帧同步设计与实现

随着空间技术的不断发展．星载ＧＰＳ接收机已经逐渐发输都需要位同步。在数字通信系统中Ｉ２］，为了限制被传输的数
展成为航天器的一个重要平台频谱．需要对数字进行滤波成型后再对载波进行调
的设计并在硬件平台上进行调试。通过ＣｈｉｐＳｃｏｐｅ和逻辑分析仪进行验证，结果表明该设计方案正确可靠．满足设计
要求。
关键词：ＧＰＳ接收机；位同步；帧同步；ＦＰＧＡ
中图分类号：ＴＮ９１５
球、全天候、实时、高精度的导航信息，并且提高航天器运行制，以实现信号的带限传输，接收端进过相干解调、采样判决
的自主性。
后恢复出发送端的数字信号。由于信道传输延时及收发两端
据，最终解调输出ＰＶＴ（位置、速度和时间）信息。
位同步。
文中主要研究位同步、帧同步模块的设计方法和实现过
导航信息比特的同步．是以载波和伪码的锁定状态为前
程。采用Ｘｉｌｉｎｘ公司Ｖｉｒｔｅｘ４系列的ＸＣ４ＶＳＸ５５芯片，用提的。信息比特的同步处理就是要确定信息比特的起始位
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｏｒｏｂｔａｉｎｃｏｒｒｅｃｔｎａｖｉｇａｔｉｏｎｍｅｓｓａｇｅｏｆｔｈｅＧＰＳｒｅｃｅｉｖｅｒ，ｔｈｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＧＰＳｒｅｃｅｉｖｅｒｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＡｂｉｔｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｆｒａｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇＦＰＧＡ．ＵｓｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅｏｆＸｉｌｉｎｘ，ｂｙＶｅｒｉｌｏｇｃｏｄｅｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｂｉｔｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｆｒａｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎａｎｄｄｅｂｕｇｏｎｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ．ＶａｌｉｄａｔｅｄｂｙＣｈｉｐＳｃｏｐｅａｎｄｌｏｇｉｃａｎａｌｙｚｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｉｓｃｏｒｒｅｃｔａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ，ｍｅｅｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＰＳｒｅｃｅｉｖｅｒ；ｂｉｔｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ；ｆｌｒａｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ；ＦＰＧＡ

基于FPGA的GPS中频信号跟踪相关器设计与实现

ＳｉｎｌＴｒｃｎｓｄｏｇａａｋｉｇＢａｅｎＦＰＧＡ
ＺｈｎｎＷａｇＱｉｇＰｎＳｕｕａｇＫａｎｎａｈｇｏ
（ｃｏｌｆｎｔｕｎｃｎｅａｄＥｇｎｅｉｇｏｔｅｓＵｎｖｒｉ，ｎｉｇ２０９）Ｓｈｏｓｒｍｅｔｉｃｎｎｉｅｒ，ＳｕｈａｔｉｓｙＮａｊ１０６ｏＩＳｅｎｅｔｎ
并行处理多通道数据导致运算速度慢的问题。相
导航电文，解算定位结果。目前，内ＧＳ市场上国Ｐ大部分产品都依赖进口，内产品绝大部分也依赖国
国外ＡＳＣ芯片进行开发生产。因此，ＧＳ核心Ｉ对Ｐ
关器的输出结果，可以为微处理器，可为全数既也字检相器和环路滤波器提供用于跟踪的必要参数。
ｃｄ－ａｒｕｔｐｉｒｎｅｒｔ－ｕｅｅｉｎｄ，ａｄｓｍｕａｉｎｉｃｒｉｄｏｔｏｅｃｒｙｍｌｉｌ，ｉｔｇａｅｄｍｐｒｉｄｓｅｅｓｇｎｉｌｔｓａｒｕ．ＴｈｅｕｔｓｏｈｔｔｅｃｒｅｌｔｒｃｎｏｅｅｒｓｌｈｗｓｔａｈｏｒｌｏａａｄｍｏｕａｅｔｅｓｎｌｎｅｅｔｉｏｓａｋｒｕｄＴｈｏｒｌｔｒｃｎｏｅａｅｗｉｃｏｒｃｓｏｏｈｖａａｐｏｅｄｌｔｈｉａｄｒｃｒａｎｎｉｅｂｃｇｏｎ．ｇｕｅｅｒｅｌｏａｐｒｔｔａｍｉｒｐｏｅｓｒｔａｅｄｔｒ — ａｈｃｓｅａａｌｌ．Ｔｈｐｒｔｇｓｅｄｉｅｈｎｅ．ｅｓｄｐｒｌｌｅｙｅｏｅａｉｐｅｓｎａｃｄｎ

GPS接收机基带信号处理与FPGA实现的开题报告

GPS接收机基带信号处理与FPGA实现的开题报告一、选题背景随着全球卫星定位系统（GPS）技术的快速发展，GPS接收机在军事、航空、航海、导航等领域的应用越来越广泛。

在GPS接收机中，基带信号处理系统是实现GPS信号检测和解调的关键部分之一，对GPS接收机的性能和功耗有着重要的影响。

目前，GPS接收机基带信号处理系统通常采用数字信号处理器（DSP）或现场可编程逻辑门阵列（FPGA）实现。

相比于DSP，FPGA具有更高的灵活性和并行处理能力，能够实现更复杂的算法和信号处理任务。

本课题旨在研究GPS接收机基带信号处理系统的FPGA实现方法，重点研究GPS信号的数字化、接收机的通道化、码跟踪、相位跟踪等关键技术，实现一个高性能、低功耗的GPS接收机基带处理系统。

二、研究内容本课题主要研究以下内容：1. GPS信号数字化技术的研究与实现。

采用数字信号处理技术对GPS信号进行采样、量化和滤波，实现对GPS信号的数字化处理。

2. GPS接收机通道化技术的研究与实现。

设计和实现GPS接收机的前端通道化模块，包括载频和载波同步、频率偏移校正、信号增益控制等功能。

3. GPS码跟踪技术的研究与实现。

采用数码滤波器和相关器等技术实现GPS码跟踪，提高接收机对GPS信号的解调灵敏度和精度。

4. GPS相位跟踪技术的研究与实现。

采用数字锁相环（PLL）等技术实现GPS相位跟踪，提高接收机对GPS信号的相位捕获和跟踪能力。

5. FPGA实现方法的研究与实现。

探索采用FPGA实现GPS接收机基带信号处理系统的方法和技术，优化系统性能和功耗。

三、研究意义本课题研究的GPS接收机基带信号处理系统的FPGA实现方法，具有以下意义：1. 增强我国在GPS领域的技术实力。

通过自主研发高性能、低功耗的GPS接收机基带处理系统，提高我国在卫星导航领域的技术实力和国际竞争力。

2. 推动GPS技术在民用领域的应用。

研究并实现高性能、低功耗的GPS接收机基带处理系统，将有助于推动GPS技术在民用领域的广泛应用，如智能交通、物流配送等领域。

GPS软件接收机基带处理算法研究与FPGA实现的开题报告

GPS软件接收机基带处理算法研究与FPGA实现的开题报告一、选题背景随着GPS技术在各个领域的广泛应用，GPS接收机的研究与开发越来越受到关注。

在GPS接收机中，基带处理部分是重要的组成部分之一，它在GPS信号接收、解调、跟踪、定位等方面发挥着关键作用。

因此，基带处理算法的研究和实现是GPS接收机研究的重要方向之一。

目前，基带处理算法的研究主要分为两个方向：一是传统的软件实现，主要采用C语言、Matlab等计算机语言进行算法设计和模拟仿真；二是基于可编程逻辑器件（FPGA）的硬件实现，通过对基带处理算法进行数字电路设计和FPGA实现，实现高速、低功耗和高并发的处理能力。

二、选题内容和目的本课题旨在研究GPS接收机基带处理算法的设计与实现，主要内容包括以下方面：1. 对GPS信号进行解调、跟踪和定位等处理，研究基带处理算法的数学模型和理论基础；2. 设计基于FPGA的基带处理模块，包括硬件电路的设计和模块的实现；3. 根据基带处理算法的特点，实现算法在FPGA上的优化，提高处理性能和精度；4. 实现基于FPGA的GPS接收机原型，验证基带处理算法的正确性和可用性。

通过本课题的研究和实现，可以掌握GPS基带处理算法的设计和优化方法，加深对GPS信号处理的理解和认识，同时还能实现基于FPGA的GPS接收机原型，提高GPS信号的接收和处理效率。

三、拟采用的研究方法本课题采用以下研究方法：1. 理论分析法：通过分析GPS信号的特点和基带处理算法的原理，建立数学模型和算法设计方案；2. 数字电路设计法：设计GPS基带处理算法在FPGA上的硬件电路，实现相关模块和算法；3. 实验验证法：通过对GPS接收机原型进行实验验证，对基带处理算法的正确性和可用性进行评估。

四、预期结果通过本课题的研究和实现，预期达到以下结果：1. 理论方面：深入理解GPS信号的解调、跟踪和定位等原理和算法，研究GPS基带处理算法的设计和优化方法；2. 技术方面：实现基于FPGA的GPS接收机原型，提高GPS信号的接收和处理效率；3. 应用方面：掌握GPS的基础理论和实际应用技巧，为GPS技术的拓展和应用提供支持。

基于FPGA的GPS中频数据采集及网络传输系统设计的开题报告

基于FPGA的GPS中频数据采集及网络传输系统设计的开题报告一、选题背景与意义随着人们对于全球定位系统（GPS）应用的不断深入，FPGA技术在GPS应用领域中的应用也越来越广泛，主要应用包括GPS信号处理、数据采集、信号解调等方面。

本课题以FPGA为主要开发平台，针对GPS中频数据采集及网络传输系统进行设计与开发研究，旨在解决GPS数据采集及数据传输过程中的性能瓶颈和实现高效的GPS数据采集、存储和远程查询，为GPS应用提供更高效、更稳定、更可靠的数据支持。

二、研究内容与目标研究内容主要包括：1. 基于FPGA的GPS中频数据采集板卡设计，包括硬件电路设计与软件开发等。

2. GPS中频数据采集、加工、存储与管理系统的设计，主要包括数据接口设计、数据格式处理、数据存储管理、数据查询等。

3. GPS中频数据网络传输系统的设计，包括网络数据传输协议、数据压缩与解压缩、数据传输性能优化等。

研究目标主要包括：1. 硬件电路设计，实现对GPS接收机中频信号的实时采集、存储与传输等功能。

2. 软件开发，实现GPS中频数据接口标准化，数据格式处理、打包，数据存储与管理，以及网络传输协议的设计和实现等。

3. 实现高效的GPS中频数据远程传输，提供稳定、高效、可靠的GPS数据支持服务。

三、拟解决的关键技术问题1. GPS中频信号采集板卡的设计，包括条板设计、接口设计、功耗控制等。

2. GPS中频数据接口标准化及数据格式处理方案的设计，包括数据统一接口定义、数据格式规范制定等。

3. GPS中频数据存储管理方案的设计，包括数据存储结构规划、数据备份策略制定等。

4. GPS中频数据网络传输协议的设计和优化，主要解决数据传输效率和性能优化问题。

四、研究方法与难点研究方法：本课题涉及到硬件和软件两个方面，因此研究方法主要包括硬件电路设计与开发、软件编程与开发、测试与验证等多个环节相结合的综合研究方法。

难点：1. 在电路设计方面，主要的难点在于在保证功能的前提下控制板卡体积、功耗和成本等，同时保证其稳定性能和可靠性。