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基于FPGA的新一代卫星导航信号接收算法研究与实现的任务书
一、任务背景及意义
卫星导航技术是现代高精度定位、导航和时间服务的重要手段。GPS是世界上第一颗全球卫星导航系统，现在已经扩展到包括俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略系统、中国的北斗系统在内的全球多个卫星导航系统，全球卫星导航系统已经成为了国家科技和国防建设的“硬实力”和“软实力”。
卫星导航接收技术是卫星导航应用的核心技术，也是卫星导航系统的基础设施之一。卫星信号接收机实质是一种低噪声放大器（LNA），其工作原理是将卫星发送的微弱信号接收并放大到一个足够高的电平。卫星信号的接收一般采用数字信号处理技术进行序列生成、匹配滤波、时频跟踪和解码。目前，卫星信号的接收算法主要由软件实现。然而，软件解决方案存在低效、高能耗等问题，且其实时性和可靠性也不能满足高精度、高可靠的要求。
现在，随着FPGA技术的不断发展和完善，一些新的算法都可以基于FPGA实现，它可以提供高效、低功耗、实时、可靠的实现。因此，本次课题将采用基于FPGA的新一代卫星导航信号接收算法研究与实现。
二、研究目标
本次研究的目标是提出一种新一代卫星导航信号接收算法，并利用FPGA实现。具体目标如下：
1.设计一种新的卫星导航信号接收算法，指导其评价指标为：计算速度、功耗开销和数据精度。
2.实现这种基于FPGA的新一代卫星导航信号接收算法，确保其具有高效、低功耗、实时、可靠性。
3.通过实验验证新算法相比传统软件解决方案的优势，指导其优化。
三、研究内容
1.卫星信号接收算法研究
卫星信号接收算法主要包括：序列生成、匹配滤波、时频跟踪和解码。
本次课题中将研究卫星接收机系统的算法设计，从卫星信号的收取开始，介绍各个模块的原理和实现。具体而言，我们将会介绍如下内容：
（1）卫星信号的发射和接收原理；
（2）信号的预处理：包括匹配滤波、可变增益控制和自适应滤波等方法；
（3）时间和频率的同步：包括同步测量、时频同步和卫星信号的跟踪；
（4）解码技术：卫星信号通过解码才能获得导航信息。
2.基于FPGA实现的卫星信号接收算法
本研究将实现一种基于FPGA的新一代卫星导航信号接收算法，核心就是使用FPGA平台，使用Verilog或VHDL语言编写数字信号处理器（DSP）中使用的模块运算，并使用DSP设计工具对模块进行测试、仿真和验证。为了保证硬件设计的成功，需要设计实用可行的处理器架构，最终实现FPGA的卫星接收机系统。
3.实验与数据分析
本研究依据研究目标，启动实验阶段的工作。实验将通过性能和功耗测试，并与传统软件解决方案比较分析，评估该算法的可行性和优势。然后对实验结果进行数据处理，进一步优化算法的效果。
四、进度安排与目标
本研究计划为期6个月，具体进度如下：
第一月：卫星信号接收技术研究
第二到第四月：基于FPGA的卫星信号接收算法实现与仿真
第五月：实验测试
第六月：数据处理与优化
实现目标如下：
1.设计一种新的卫星导航信号接收算法；
2.基于FPGA设计算法模块；
3.对基于FPGA的新一代卫星导航信号接收算法进行测试；
4.优化基于FPGA的新一代卫星导航信号接收算法，提高其计算速度、降低功耗开销并提高数据精度；
5.实现研究目标，达到预期成果。
五、预期成果
本研究属于应用基础研究，在实证定量研究方法上进行探索，从理论上和实践上都取得一定的进展，预期成果如下：
1.卫星信号接收技术的研究与实验，构建基于FPGA的卫星信号接收算法；
2.在FPGA平台上实现卫星信号接收机模块功能，通过实验验证实现的效果；
3.深入了解卫星信号接收函数及其与FPGA结构的设计相结合，为新一代卫星导航系统中卫星信号接收技术的发展提供支持；
4.一定程度上为提高卫星信号接收机的性能提供技术工具和方法，具有较好的实用价值。