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专利号: 2015101585657
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理方法,其特征在于,具体包括以下步骤:k

步骤1:射频芯片对接收到的卫星信号S(t)进行下变频滤波,完成一次下变频,得到信号S1(n),对信号S1(n)通过符号变换进行混频,完成二次下变频,得到信号S2(n);

步骤2:对步骤1得到的信号S2(n)进行奇偶抽样滤波,得到高精度基带信号SH(n);

步骤3:对步骤1得到的信号S2(n)进行8级梳状积分抽样滤波,得到低精度基带信号SL(n);

步骤4:对步骤2得到的高精度基带信号SH(n)和步骤3得到的低精度基带信号SL(n)进行复数相乘,得到信号SHLM(n);

步骤5:对步骤4得到的信号SHLM(n)作傅里叶变换,得到信号F(n);计算高低精度基带信号频率偏移向量误差参数

2.如权利要求1所述的基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理方法,其特征在于,所述的步骤2的具体实现方法如下:SHI(n)=LPF(S2(2n))

SHQ(n)=LPF(S2(2n+1))

n=0,1,2,3...n∈R

SH(n)=SHI(n)+j*SHQ(n)

其中,SHI(n)表示高精度基带信号的同相信号,SHQ(n)表示高精度基带信号的正交信号,SH(n)为高精度基带信号的复数表示;LPF为低通滤波操作,j为虚数单位。

3.如权利要求1所述的基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理方法,其特征在于,所述的步骤3的具体实现方法如下:SLI(n)=S2(2n)*HCIC(8)

SLQ(n)=S2(2n+1)*HCIC(8)

SL(n)=SLI(n)+j*SLQ(n)

其中,SLI(n)为低精度基带信号的同相信号,SLQ(n)为低精度基带信号的正交信号,SL(n)为低精度基带信号的复数表示;HCIC(8)为8级梳状积分滤波器的响应函数;z是Z变jω换的复数变量,其表示方式为z=re ,其中e为自然对数的底数,j为虚数单位,参数ω为弧度单位,r为实数。

4.如权利要求1所述的基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理方法,其特征在于,所述的步骤5的具体实现方法如下:步骤5.1:信号SHLM(n)作傅里叶变换FFT,即

F(n)=ZI(n)+j*ZQ(n)=FFT(SHLM(n))其中,ZI(n)和ZQ(n)分别代表傅里叶变换后的第n个频点的实部和虚部;FFT表示快速傅里叶变换;

步骤5.2:对F(-1)、F(1)两个频点分别求其模值,得到|F(-1)|,|F(1)|,即:

2 2

|F(-1)|=((ZI(-1))+(ZQ(-1)))

2 2

|F(1)|=((ZI(1))+(ZQ(1)))

对|F(-1)|,|F(1)|进行归一化处理得到频率偏移向量误差参数 即:具体的频率偏移Δf由下式得到:

其中,Fs为射频芯片的输出采样频率,N为傅里叶变换点数。

5.基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理装置,其特征在于,包括射频芯片、接收下变频电路、高精度基带信号产生电路、低精度基带信号产生电路、复数相乘电路和高低精度基带信号接收计算电路;

所述的射频芯片的输出端与接收下变频电路的输入端连接,所述接收下变频电路的输出端连接高精度基带信号产生电路的输入端和低精度基带信号产生电路的输入端,所述高精度基带信号产生电路的输出端和低精度基带信号产生电路的输出端均与复数相乘电路的输入端连接,复数相乘电路的输出端连接高低精度基带信号接收计算电路的输入端。

6.如权利要求5所述的基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理装置,其特征在于,所述的接收下变频电路包括依次连接的触发器R0、触发器R1、选择器和乘法器;

所述触发器R0的输出端连接触发器R1的输入端,所述的触发器R1的输出端连接选择器的输入端,选择器的输出端连接乘法器的输入端,乘法器的输入端还连接所述射频芯片的输出端。

7.如权利要求6所述的基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理装置,其特征在于,所述高精度基带信号产生电路包括触发器R0、触发器R1和触发器R2;

所述触发器R0的输出端连接触发器R1的输入端和触发器R2的输入端,触发器R1的输入端和触发器R2的输入端均与乘法器的输出端相连接。

8.如权利要求7所述的基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理装置,其特征在于,所述低精度基带信号产生电路包括触发器R0~R23,第一加法器、第二加法器、与门A0和与门A1;

所述触发器R0~R7依次连接,上述8个触发器的输出端均与第一加法器的输入端相连接,第一加法器的输出端连接触发器R11的输入端;触发器R8、R9和R10依次连接,三者的输出端均连接与门A0的输入端,与门A0的输出端连接触发器R11的输入端;

所述触发器R12~R19依次连接,上述8个触发器的输出端均与第二加法器的输入端相连接,第二加法器的输出端连接触发器R23的输入端;触发器R20、R21和R22依次连接,三者的输出端均连接与门A1的输入端,与门A1的输出端连接触发器R23的输入端;

触发器R12和触发器R0的输入端均与乘法器的输出端相连接。

9.如权利要求8所述的基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理装置,其特征在于,所述复数乘法电路包括复数乘法器,所述的高精度基带信号产生电路中的触发器R1的输出端和触发器R2的输出端,以及低精度基带信号产生电路中的触发器R23的输出端和触发器R11的输出端,均与所述的复数乘法器的输入端连接。

10.如权利要求9所述的基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理装置,其特征在于,所述高低精度基带信号接收计算电路包括第一FPGA内部存储器、傅里叶变换知识产权核、第二FPGA内部存储器、求模电路、加法和减法计算电路以及移位寄存器;

所述第一FPGA内部存储器的输入端连接复数相乘电路的输出端;第一FPGA内部存储器的输出端连接傅里叶变换知识产权核的输入端,傅里叶变换知识产权核的输出端连接第二FPGA内部存储器的输入端,第二FPGA内部存储器的输出端连接求模电路的输入端,求模电路的输入端连接加法和减法计算电路的输入端,加法和减法计算电路的输出端连接移位寄存器的输入端。