開題報(bào)告-基于pmf-fft快速捕獲算法的研究與實(shí)現(xiàn)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 計(jì)（論文）開題報(bào)告課題的目的及意義全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）具有全天候、大范圍、連續(xù)、高精度等特點(diǎn)，可向各類用戶實(shí)時(shí)提供準(zhǔn)確的時(shí)間、速度和位置信息，其應(yīng)用涉及陸地交通、航空航天、海上導(dǎo)航、大地測(cè)量、移動(dòng)通信、石油勘探、地球科學(xué)等國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域[1]。自從1965年全球首顆商用同步衛(wèi)星成功發(fā)射以來(lái)， 衛(wèi)星通信因其覆蓋面積大、組網(wǎng)靈活、頻帶資源豐富以及傳輸容量大等特點(diǎn)，得到了快速而長(zhǎng)足的發(fā)展。且軌道較高，使得信號(hào)的傳輸損耗和時(shí)延均很大。我國(guó)也加大了這方面的研究和投入，北斗產(chǎn)業(yè)化正在穩(wěn)步的前進(jìn)中。 衛(wèi)星通信系統(tǒng)通常存在電磁互擾、陰影效應(yīng)、多徑衰落等現(xiàn)象，因而接收信號(hào)的信噪比一般比較低。而對(duì)于擴(kuò)頻接收機(jī)，最關(guān)鍵問(wèn)題之一是本地偽隨機(jī)碼是否與接收的偽隨機(jī)碼取得同步。因而在大多普勒頻偏下，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)碼的快速捕獲，具有重大的研究意義。比如 Altera 公司推出的 Stratix 系列高端 FPGA 具有許多系統(tǒng)級(jí)的功能模塊：用于時(shí)鐘產(chǎn)生和管理的鎖相環(huán)(PLL: PhaseLocked Loop)、用于片內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的 RAM 模塊、用于數(shù)字信號(hào)處理的DSP模塊。 本課題將對(duì)一種時(shí)頻二維同時(shí)搜索的方法進(jìn)行重點(diǎn)研究討論，并在 FPGA 仿真平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)該算法。捕獲過(guò)程是偽碼相位和載波頻率的二維捕獲過(guò)程，捕獲過(guò)程得到的頻率精度直接關(guān)系著后續(xù)跟蹤環(huán)的跟蹤速度，甚至是能否成功跟蹤到信號(hào)。20 世紀(jì) 80 年代，匹配濾波器的理論研究與工程實(shí)現(xiàn)都有了一定的發(fā)展[7]。 等人首先提出了匹配濾波器（MF：Matche Fileter）結(jié)合 FFT 的捕獲算法，為后來(lái)該算法的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。其基本思想是在時(shí)域偽碼與接收信號(hào)的循環(huán)卷積可以表示為頻域的共軛相乘，這樣接收信號(hào)與本地偽碼分別通過(guò)FFT變換共軛相乘后，再通過(guò)IFFT變換即可在一個(gè)碼片時(shí)間內(nèi)完成碼相位的捕獲[3]。由于FFT的引入，捕獲算法的硬件復(fù)雜度也成為一個(gè)不可忽視的指標(biāo)，通過(guò)對(duì)過(guò)采樣后的接收信號(hào)進(jìn)行平均處理來(lái)達(dá)到降低了FFT點(diǎn)數(shù)的目的[6]。對(duì)單次駐留捕獲技術(shù)的虛警概率、檢測(cè)概率和捕獲時(shí)間等性能進(jìn)行的全面深入的研究，同時(shí)提出了多普勒頻偏對(duì)PN碼捕獲性能的影響。近年來(lái)，隨著壓縮感知理論的提出，及其在信號(hào)恢復(fù)方面的廣泛研究，壓縮搜索的技術(shù)也逐漸被應(yīng)用到偽碼捕獲系統(tǒng)中。在TDCC技術(shù)的基礎(chǔ)上，Binhee Kim將其與FFT算法相結(jié)合，提出了一種基于FFT的雙駐留二維壓縮相關(guān)算法。：本文擬對(duì)PMF_FFT偽碼捕獲算法進(jìn)行改進(jìn)，提出一種基于碼相位壓縮的改進(jìn)型PMF_FFT捕獲算法，該算法與傳統(tǒng)PMF_FFT算法相比，大大節(jié)約了系統(tǒng)的平均捕獲時(shí)間，提高了FFT算法對(duì)多普勒頻偏的捕獲精度以及系統(tǒng)帶寬，將進(jìn)一步滿足高動(dòng)態(tài)長(zhǎng)碼捕獲技術(shù)的性能需求。分析了傳統(tǒng)捕獲算法特點(diǎn)，并詳細(xì)分析了優(yōu)化的混合串并行捕獲方式。首先，PMF_FFT捕獲算法已經(jīng)得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)掌握算法的基本原理； 在深入分析近年新提出的TDCC捕獲算法的基礎(chǔ)上，探索其與PMF_FFT捕獲算法相結(jié)合的理論依據(jù)； 建立新算法的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)其虛警概率、檢測(cè)概率、平均捕獲時(shí)間等性能的表達(dá)公式，利用Matlab仿真軟件，對(duì)改進(jìn)算法與傳統(tǒng)PMF_FFT捕獲算法的性能進(jìn)行深入分析對(duì)比； 分析改進(jìn)的PMF_FFT捕獲算法的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，在現(xiàn)有技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，研究其在FPGA平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)
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