论文均值分组块补零P码直捕算法原理与实现是关于均值方面的论文题目、论文提纲、均值论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
文章编号：10081542（2014）02017207doi：10.7535/hbkd.2014yx02011
摘 要：P 码是长周期精密测距码,主要用于提供精确定位服务.提出了基于FFT 的均值分组块补零P 码直捕算法,通过直接平均法来降低运算量,用分段重叠补零法将连续的相干积分分解成普通的循环相关,对接收码和本地码的FFT 结果缓存,用FFT 结果的圆周移位代替多普勒频移搜索.硬件实现时采用双DDR2 SDRAM缓存,32 K点FFT 单核复用的架构,详细描述了算法在FPGA 上实现时的逻辑功能划分、核心子模块功能及具体实现方案.通过ModelSim 仿真验证,算法提高了数据利用率,减少了捕获时间.
关键词：FFT；P码直捕；FPGA实现；双DDR2缓存；分段重叠补零法
中图分类号：TN911.7 文献标志码：A
Abstract： The long period precise ranging code （Pcode） is mainly applied to precise positioning service. A new Pcode direct acquisition method based on erage block zero padding and FFT is provided to reduce the amount of calculation by direct erage method. Using piecewise overlapping zero to make continuous coherent integration decomposed into a common cyclic correlation and cache the FFT result of the received code and local codes, and FFT results circumference shift replaces the Doppler shift search. The hardware adopts double DDR2 cache and reuse of one 32 K Point FFT_IP core. Logic algorithm is implemented on the FPGA, and the function partitioning, and the core submodule functions and specific implementation plan are described in details. ModelSim simulation shows that it can improve the use ratio of data and decrease the acquisition time.
Key words：FFT； Pcode direct acquisition； FPGA implementation； double DDR2 cache； piecewise overlapping zero
传统的P码捕获方法是通过接收机先捕获、跟踪C/A 码,获得导航电文的转换字HOW,从中获得P 码信息以捕获P码[15].但是C/A 码的码速率低,码长短,容易受到干扰和攻击,采用直接捕获P 码的方式才能充分发挥P 码抗干扰和抗截获能力强的特点.针对P 码码速率高、码长长的特性,国内外相继提出了很多算法,如：DID等和LIN等提出了基于分段补零的循环相关法以及非相干循环相关法[67]；YANG等提出的XFAST 方法[8]；PANG 等提出的重叠平均法[910]；近年来国内外很多学者采用基于FFT 的伪码相位并行搜索来实现捕获[1113].针对大时间不确定度情况下,提出了一种基于FFT 的算法,充分利用FPGA 的资源和性能,采用外部存储器缓存的高效灵活的P 码直捕方法,直接应用Altera 的IP 核缩短开发时间,并给出了基于该方法的系统实现.
1 基本原理
1.1 基本算法原理
P码的码速率为10.23 MHz,码周期为7 d,传统捕获算法采用时域逐位进行自相关运算,需要大量的串行、并行数据处理,捕获时间长、硬件资源耗费大,不适合于P 码的直接快速捕获.基于FFT 的捕获由时域转化到频域,利用FFT 运算代替相关运算来进行捕获.
很显然直接计算相关值r（k） 的计算量很大,而用快速傅里叶变换来计算时,不用将本地码相位一次次移动,而是利用两次FFT 和一次IFFT 运算求出伪码周期内所有采样点对应的相关值,这样可以大大减少捕获过程的乘法运算,从而大幅度缩短运算时间.这种方法减少了硬件规模,提高了捕获速度,还能抑制窄带干扰,提高接收机的抗干扰性能.
1.2 改进算法原理
在FFT 算法的基础上,提出均值分组块补零的算法,充分利用FFT 算法的优点,将长码分解成短码并做相应处理,由式（2）可知频域的圆周移位等效于时域的序列调制,所以用FFT 结果的循环移位替代多普勒频移搜索,有效提高数据利用率,减少捕获时间.
为了减少FFT 运算的长度和次数,加快对时间不确定度的搜索速度,用均值法分别对本地码和接收码进行降速处理.在相同的FFT 计算量下,可以将不确定范围扩大至M 倍（M点平均）,但是均值的点数越多,引入的噪声就会越大,峰值检测性能就会越差,信噪比相应降低.为满足信噪比要求并能有效计算,取M等于4,对本地码和接收码分别进行4点平均.
由于P码周期长,不能直接用相关技术进行计算,必须通过分段补零的方法将超长序列相关运算转化为一系列的子序列的相关,并用FFT循环相关实现序列的线性运算.取2T的接收码和1T的本地码,对本地码补零后再与接收码作相关,结果的前1T数据就为这一子序列的相关值.其中对本地码补零是为了防止无效码的相关引入额外的噪声而降低增益.方案中取T等于1 ms,即相干积累时间为1 ms.
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参考文献：
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