[实用新型]一种基于FPGA的GPS软件接收机信号跟踪系统

摘要

一种基于FPGA的GPS软件接收机跟踪系统，输入的数字中频信号与载波发生器的I、Q两路相乘后进入码相关器，得到六路相关结果，在载波跟踪环路中，取六路相关输出中的IP、QP进入相位判决器，当相位偏移满足Δθ＞θH，采用载波鉴频器进行鉴频运算，Δθ＜θH时，采用载波鉴相器进行鉴相运算，结果经载波环路滤波器滤波后进入载波发生器中来调整载波频率；在码跟踪环路中，取IE、IL、QE、QL进入码环路鉴别器进行鉴相运算，结果经过码环路滤波器滤波后进入CA码发生器来调整CA码的相位。两个环路交叉耦合，对载波频率和码相位进行同步跟踪，使本地复现的载波和码与信号对准，后级积分累加判决器对IP进行积分判决后，得到导航数据位。

主权项

1.一种基于FPGA的GPS软件接收机跟踪系统，设有码相位跟踪环及载波频率跟踪环两个交叉耦合的跟踪环路，其特征在于：输入的数字中频信号分为两路，与载波发生器的I、Q两路输出相乘后进入码相关器，分别和E、P、L三路伪码进行相关，得到六路相关结果，在载波跟踪环路中，取六路相关输出中的I_P、Q_P进入相位判决器，当相位偏移满足Δθ＞θ_H，采用载波鉴频器进行鉴频，当相位偏移满足Δθ＜θ_H时，采用载波鉴相器进行鉴相，结果经载波环路滤波器滤波后进入载波发生器；在码跟踪环路中，取I_E、I_L、Q_E、Q_L进入码环路鉴别器进行鉴相，结果经过码环路滤波器滤波后进入CA码发生器，后级积分累加判决器对I_P进行积分判决后，得到导航数据位；码相位跟踪环包括CA码发生器：设有2个10位最大长度线性移位寄存器，CA码发生器的输出包括早码、即时码、晚码，彼此相差0.5个码片，CA码输出通过两个级联的D触发器，将原始输出与两级D触发器中间的输出和末级输出分别作为早码，即时码和晚码，D触发器时钟工作在CA码发生器驱动时钟频率的2倍处；码环鉴相器：调用IP核实现加减、乘法、除法和开平方根；码环滤波器：采用三阶环路滤波器；积分累加器：设有一个位宽为32位的累加器，在每个时钟的上升沿对输入端的数据进行累加;在VERILOG编程时采用整数类型范围在载波频率跟踪环包括载波鉴相器：采用函数结构，以查找表法实现反正切运算，再将其存入ROM的IP核中，最后根据输入值查找所需的结果；载波鉴频器：采用CORDIC算法的迭代结构和流水结构法的一阶差分鉴频得到所需的频率值；载波发生器：采用查找表，根据各个NCO正、余弦波相位计算好相位的正、余弦值，并按相位角度作为地址存储该相位的正、余弦值数据；载波环路滤波器：采用三阶环路滤波器；相位判决器：当相位偏移满足：Δθ＞θ_H，采用载波锁频环进行粗锁，相位偏移不断缩小直到Δθ＜θ_H时，载波锁相环开始工作。