基于FPGA的擴頻測距快速捕獲仿真研究
距離測量是測試技術中的一項基本測試技術,其幾乎貫穿于工程實踐的每個領域。在軍事航天領域,由于其特殊的需求,對測距系統的量程、實時性和精度要求越來越高,而擴頻測距由于其抗干擾能力強、精度高、作用范圍廣、隱蔽性好、適應性強、全天候等優勢,在測距系統中得到了重視。
擴頻測距也稱偽碼測距,它是采用一個較長周期的PN碼序列作為發射信號,將它與目標反射或轉發回來的PN碼序列的相位進行比較,即比較兩個碼序列相差的碼片數,從而看出其時間差,換算出發射機與目的地之間的距離。如果碼片選得很窄,即碼速率做得很高,那么就可以完成高精度的測距。但隨著碼速率的提高和碼周期的加長,傳統的捕獲時間將達到不可容忍的地步,所以需要考慮快速捕獲算法。
由擴頻碼的自相關函數可知,只有在t’=(t-τ)時,擴頻解調輸出V(t)的信號最大。根據τ就能算出兩地的距離,c為電磁波傳播速度。
由于計算兩序列的自相關函數需要用循環卷積代替自相關函數來計算擴頻測距系統中的碼片偏移,可以節省運算時間(大約為1/114),加快捕獲過程。設x(n),y(n)分別為現有發射PN碼與反射回來的PN碼,序列長度為N,對它們分別做N點FFT,記
可知R(m)為現有發射PN碼與反射回來的PN碼之間的相關值序列,長度為N,可知當R(m)中最大值的序列號減1即為碼片差。
1 仿真方案設計
首先由m序列發生器產生出兩路序列長度為N的PN碼,其中一路經過延時模塊以后與另一路分別進入FFT模塊進行FFT運算,將進行FFT后的兩組數據運算后進入IFFT模塊得出序列組,由序列組得出兩路序列之間的碼片偏移數,從而算出其時延。系統總體框圖如圖1所示。
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