一種基于分段相關(guān)結(jié)合fft運(yùn)算的大頻偏gnss信號(hào)捕獲方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于分段相關(guān)結(jié)合FFT運(yùn)算的大頻偏GNSS信號(hào)捕獲方法。該方法通過(guò)分段相關(guān)結(jié)合FFT運(yùn)算，可在碼相位串行搜索的同時(shí)完成載波頻率的并行搜索，極大地縮短了大頻偏GNSS信號(hào)的捕獲時(shí)間，且信噪比損失較小。具體來(lái)說(shuō)，該方法首先將接收信號(hào)分成若干子段，分別與本地偽碼做相關(guān)運(yùn)算得到若干相關(guān)值，然后將相關(guān)值序列補(bǔ)零后進(jìn)行FFT運(yùn)算，最后對(duì)運(yùn)算結(jié)果取模后的最大值進(jìn)行判決，若該值高于判決門(mén)限，則此時(shí)的碼相位為捕獲所得碼相位，該值對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)為捕獲所得載波頻率，若該值低于判決門(mén)限則調(diào)整本地碼相位繼續(xù)該過(guò)程，直到完成大頻偏GNSS信號(hào)的時(shí)頻二維搜索。
【專利說(shuō)明】一種基于分段相關(guān)結(jié)合FFT運(yùn)算的大頻偏GNSS信號(hào)捕獲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)擴(kuò)頻信號(hào)處理領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種基于分段相關(guān)結(jié)合FFT運(yùn)算的載波頻率捕獲方法。
【背景技術(shù)】[0002]全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite System, GNSS)可為用戶提供連續(xù)性的位置、速度和時(shí)間信息，可滿足導(dǎo)航、定位、測(cè)速、授時(shí)和救援等多種服務(wù)要求。目前全球主要有四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng):美國(guó)的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的GL0NASS系統(tǒng)、歐洲的Galileo系統(tǒng)和中國(guó)的北斗系統(tǒng)。這些系統(tǒng)均以碼分多址或頻分多址的方式向全球用戶全天候的廣播衛(wèi)星信號(hào)。
[0003]GNSS擴(kuò)頻信號(hào)碼的捕獲方案基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，它是各種擴(kuò)頻信號(hào)碼捕獲方案的基礎(chǔ)。信號(hào)捕獲的基本流程為:基帶擴(kuò)頻信號(hào)C(t)和s(t)經(jīng)過(guò)與本地碼相關(guān)、積分、平方求和得到檢測(cè)量，對(duì)檢測(cè)量進(jìn)行判決，如果檢測(cè)量超過(guò)檢測(cè)門(mén)限則認(rèn)為捕獲，否則調(diào)整本地?cái)U(kuò)頻碼相位，進(jìn)行下一個(gè)相位的檢測(cè)。
[0004]當(dāng)接收機(jī)以較高速度運(yùn)行時(shí)，上述基帶信號(hào)會(huì)存在較大的多普勒載波頻率偏移，此時(shí)信號(hào)捕獲過(guò)程中需要搜索的載波頻率范圍較大。當(dāng)采用傳統(tǒng)的載波頻率串行搜索策略時(shí)，信號(hào)捕獲時(shí)間較長(zhǎng)。因此，有必要尋找一種快速的多普勒頻偏估計(jì)方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)大頻偏信號(hào)載波頻率的準(zhǔn)確估計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服上述背景中的不足之處，提供一種基于分段相關(guān)結(jié)合FFT運(yùn)算的大頻偏GNSS信號(hào)捕獲方法。
[0006]該方法通過(guò)分段相關(guān)結(jié)合FFT運(yùn)算，可在碼相位串行搜索的同時(shí)完成載波頻率的并行搜索，極大地縮短了大頻偏GNSS信號(hào)的捕獲時(shí)間，且信噪比損失較小，其原理框圖如圖2所示。本發(fā)明主要包括以下幾個(gè)步驟:
[0007]第一步:數(shù)字信號(hào)采樣。
[0008]接收信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻后，得到基帶信號(hào)(含多普勒頻偏)為:
[0009]r(k) = D{k)PN{k)ej{l7Cf^-e)
[0010]其中D(k)為二進(jìn)制調(diào)制信息，PN(k)為擴(kuò)頻碼序列，fd為多普勒頻偏，1；為擴(kuò)頻碼片周期，Θ為載波相位。
[0011]第二步:將長(zhǎng)度為M個(gè)碼片的接收信號(hào)與本地偽碼分別劃分為R個(gè)子段，每段長(zhǎng)度P=M / R，然后將對(duì)應(yīng)子段分別進(jìn)行相關(guān)累加運(yùn)算，在暫時(shí)不考慮二進(jìn)制調(diào)制信息影響的情況下，得到相關(guān)值:[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種基于分段相關(guān)結(jié)合FFT運(yùn)算的大頻偏GNSS信號(hào)捕獲方法，其特征包括以下五個(gè)步驟: 步驟A:數(shù)字信號(hào)采樣； 步驟B:整個(gè)碼片劃分為R個(gè)子段，并將對(duì)應(yīng)子段分別進(jìn)行相關(guān)累加運(yùn)算； 步驟C:將相關(guān)值序列補(bǔ)零后進(jìn)行FFT運(yùn)算； 步驟D:對(duì)FFT運(yùn)算輸出結(jié)果取模； 步驟E:對(duì)最大模值進(jìn)行判決。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大頻偏GNSS信號(hào)捕獲方法，其特征在于:步驟A中提取的基帶信號(hào)為r⑷=乃(燈其中D(k)為二進(jìn)制調(diào)制信息，PN(k)為擴(kuò)頻碼序列，fd為多普勒頻偏，Ts為擴(kuò)頻碼片周期，Θ為載波相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大頻偏GNSS信號(hào)捕獲方法，其特征在于:步驟B中將碼片長(zhǎng)度為M的基帶信號(hào)平均分成R段，每段長(zhǎng)度為P，且有P=M / R0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大頻偏GNSS信號(hào)捕獲方法，其特征在于:步驟C中將R個(gè)相關(guān)值補(bǔ)S-R個(gè)O后進(jìn)行S點(diǎn)的FFT運(yùn)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大頻偏GNSS信號(hào)捕獲方法，其特征在于:步驟D中輸出結(jié)果 取模
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大頻偏GNSS信號(hào)捕獲方法，其特征在于:步驟E中比較FFT的輸出結(jié)果與判決門(mén)限值，若小于門(mén)限值，則重新執(zhí)行步驟B。
【文檔編號(hào)】G01S19/24GK103543456SQ201310507131
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】孟凡琛, 張延?xùn)|, 甘哲, 朱柏承 申請(qǐng)人:北京大學(xué)