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(shù)中的一項基本測試技術(shù)，其幾乎貫穿于工程實(shí)踐的每個(gè)領(lǐng)域。在軍事航天領(lǐng)域，由于其特殊的需求，對測距系統的量程、實(shí)時(shí)性和精度要求越來(lái)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(yōu)勢，在測距系統中得到了重視。
擴頻測距也稱(chēng)偽碼測距，它是采用一個(gè)較長(cháng)周期的PN碼序列作為發(fā)射信號，將它與目標反射或轉發(fā)回來(lái)的PN碼序列的相位進(jìn)行比較，即比較兩個(gè)碼序列相差的碼片數，從而看出其時(shí)間差，換算出發(fā)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(zhù)碼速率的提高和碼周期的加長(cháng)，傳統的捕獲時(shí)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(guān)函數可知，只有在t’=(t-τ)時(shí)，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(guān)函數需要用循環(huán)卷積代替自相關(guān)函數來(lái)計算擴頻測距系統中的碼片偏移，可以節省運算時(shí)間(大約為1／114)，加快捕獲過(guò)程。設x(n)，y(n)分別為現有發(fā)射PN碼與反射回來(lái)的PN碼，序列長(cháng)度為N，對它們分別做N點(diǎn)FFT，記

可知R(m)為現有發(fā)射PN碼與反射回來(lái)的PN碼之間的相關(guān)值序列，長(cháng)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(fā)生器產(chǎn)生出兩路序列長(cháng)度為N的PN碼，其中一路經(jīng)過(guò)延時(shí)模塊以后與另一路分別進(jìn)入FFT模塊進(jìn)行FFT運算，將進(jìn)行FFT后的兩組數據運算后進(jìn)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(shí)延。系統總體框圖如圖1所示。