正交频分复用(OFDM)技术具有较高的频带利用率和抗多径时延拓展特性,被广泛的应用于无线通信当中。如果由于同步问题使得各个子载波间的正交性遭到破坏,将对系统性能造成严重的影响。因此,在OFDM系统中,在接收端发现符号定时和载波频率偏移对于信号恢复十分重要。本文介绍了OFDM技术在无线自组网应用的优势,详细描述了基于OFDM通信模块的基本原理以及系统参数设计,分析了符号同步偏差和频率偏差对同步性能的影响。详细介绍了Schmidl算法,Minn算法,Park算法以及基于CAZAC序列同步算法,对算法的时间度量曲线进行了仿真,分析了算法的不足。通过Matlab对四种算法的误帧率进行统计,对比算法的性能。在此基础上,针对传统PN序列峰均比高以及滤波器限带这两个问题,提出了一种基于QPSK的改进型PN序列。通过对扰码的自相关以及低通特性对比,选取一组合适的扰码与PN序列结合作为算法的训练序列。设计了一种基于自组网无人机巡检的抗大频偏的同步算法:基于扰码匹配的粗同步以及基于归一化本地序列匹配的精同步。由于减少了PN序列的长度,使得频偏估计范围更大,不用再进行整数频偏纠正。采用归一化匹配方案,大大降低了算法的硬件实现复杂度,也减少了硬件资源的消耗。在不同的频偏下进行了同步性能仿真的分析与比较。结果表明,不论是在同步误帧率还是频偏估计方面,本文设计的PN序列同步性能更好。基于FPGA芯片对该算法进行了硬件实现:设计了粗同步模块,频偏计算模块以及精同步模块。通过Matlab和Modelsim联合仿真表明该算法在硬件实现上能够较好的完成同步以及频偏估计,给出了整个同步算法的资源消耗报告。搭建了一套基于XC7Z035的FPGA和AD9361的实验验证平台,进行板级同步传输性能测试,在信噪比为0d B～20d B的条件下,同步误帧率为0,达到了设计指标要求。