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基于匹配滤波器的GPS基带捕获引擎的研究与设计
资料介绍
全球定位系统（Global Positioning System，GPS）经过三十余年的研究与发展，已成为世界范围内使用范围最广的卫星导航定位系统，深刻影响着军事和民用的各个领域。而随着城市化进程的加快，城市恶劣信号环境下的捕获灵敏度成为用户最关注的指标，而此项指标由接收机的硬件结构和捕获算法直接决定。
本文重点研究了基于匹配滤波器的GPs基带捕获引擎结构。首先，调研了现有的多种快速捕获算法的优缺点，确定了本文基于匹配滤波器和频率并行搜索的研究路线。介绍了GPS接收机架构等相关理论，详细分析了匹配滤波器和快速傅里叶变换并行搜索的原理。其次，从理论上分析了捕获灵敏度的计算方法，并根据增益和损耗的计算公式确定了分档的捕获模式，符合接收机实际应用需求。使用 MATLAB对算法进行仿真，结果与理论计算一致。最后，将快速捕获算法用 Verilog实现改进了传统匹配滤波器的结构，在分段匹配滤波器的前后分配了流水工作的缓存数据存储器和相干积累存储器，大大减小了电路面积和系统功耗。结合数字正交变换等其他核心模块，构成了完整的捕获引擎。
本文基于vCS验证环境和GPS信号模拟器对捕获引擎进行了功能和性能测试。功能测试表明捕获引擎能够在20MHz系统时钟下完成信号的分档快速捕获，与已有GPs基带相比，硬件面积增加了1.8倍的条件下捕获效率提高了7.5倍。性能测试表明捕获引擎能够正确捕获功率从120dBm到
-146Bm的实际卫星信号，并能克服互相关干扰，总体捕获性能达到SiRF公司最新基带产品的捕获水平。
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