基于FPGA的扩频测距快速捕获仿真研究

2011-05-27 22:01:28来源: 电子科技

  距离测量是测试技术中的一项基本测试技术,其几乎贯穿于工程实践的每个领域。在军事航天领域,由于其特殊的需求,对测距系统的量程、实时性和精度要求越来越高,而扩频测距由于其抗干扰能力强、精度高、作用范围广、隐蔽性好、适应性强、全天候等优势,在测距系统中得到了重视。

  扩频测距也称伪码测距,它是采用一个较长周期的PN码序列作为发射信号,将它与目标反射或转发回来的PN码序列的相位进行比较,即比较两个码序列相差的码片数,从而看出其时间差,换算出发射机与目的地之间的距离。如果码片选得很窄,即码速率做得很高,那么就可以完成高精度的测距。但随着码速率的提高和码周期的加长,传统的捕获时间将达到不可容忍的地步,所以需要考虑快速捕获算法。

  由扩频码的自相关函数可知,只有在t’=(t-τ)时,扩频解调输出V(t)的信号最大。根据τ就能算出两地的距离公式,c为电磁波传播速度。

  由于计算两序列的自相关函数公式需要用循环卷积代替自相关函数来计算扩频测距系统中的码片偏移,可以节省运算时间(大约为1/114),加快捕获过程。设x(n),y(n)分别为现有发射PN码与反射回来的PN码,序列长度为N,对它们分别做N点FFT,记

公式

  可知R(m)为现有发射PN码与反射回来的PN码之间的相关值序列,长度为N,可知当R(m)中最大值的序列号减1即为码片差。

  1 仿真方案设计

  首先由m序列发生器产生出两路序列长度为N的PN码,其中一路经过延时模块以后与另一路分别进入FFT模块进行FFT运算,将进行FFT后的两组数据运算后进入IFFT模块得出序列组,由序列组得出两路序列之间的码片偏移数,从而算出其时延。系统总体框图如图1所示。

系统总体框图

[1] [2] [3]

关键字:FPGA  扩频测距  距离测量  伪码测距  PN码

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0527/article_2160.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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