本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及一種載波偽碼二維搜索的精捕方法。
背景技術(shù)：
：由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)長碼信號(hào)的碼周期很長，主要有民碼引導(dǎo)輔助捕獲和長碼直捕兩種捕獲方法。由于民碼周期短，抗干擾能力差，且易于生成欺騙式干擾，有些環(huán)境下難以用民碼引導(dǎo)長碼捕獲；長碼直捕一般需要一個(gè)已知的時(shí)間不確定度范圍，以減小碼相位搜索范圍，在本地時(shí)間±1s的精度下對(duì)長碼進(jìn)行直接捕獲，碼相位搜索范圍比民碼大2000倍，為了提高捕獲速度，一般采用較大的碼相位搜索間隔或載波頻率搜索間隔。長碼捕獲完成后，由于碼相位和載波頻率還可能有較大的誤差，直接從捕獲轉(zhuǎn)到跟蹤，跟蹤環(huán)路難以鎖定，為了提高捕獲轉(zhuǎn)跟蹤的成功概率，一般需要對(duì)載波或偽碼進(jìn)行進(jìn)一步小范圍內(nèi)的精確捕獲。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供一種載波偽碼二維搜索的精捕方法，提高長碼捕獲完成后，捕獲轉(zhuǎn)跟蹤的成功概率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。本發(fā)明的目的在于提供一種載波偽碼二維搜索的精捕方法，包括以下步驟：正交下變頻得到的I、Q兩路下變頻數(shù)據(jù)和本地偽碼送入短時(shí)相干積分模塊，短時(shí)相干積分模塊對(duì)偽碼進(jìn)行延時(shí)得到相位不同的偽碼，偽碼分別與I、Q支路下變頻數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到短時(shí)相干積分結(jié)果，短時(shí)相干積分結(jié)果送入RAM進(jìn)行緩存，緩存后送入FFT模塊進(jìn)行運(yùn)算，對(duì)FFT輸出結(jié)果求模，求模結(jié)果送入RAM實(shí)現(xiàn)非相干累加，最后對(duì)非相干累加的結(jié)果進(jìn)行峰值檢測，得到最大非相干累加峰值及其對(duì)應(yīng)的載波頻率和偽碼相位，完成捕獲。進(jìn)一步，該方法包括以下步驟：步驟一、短時(shí)相干積分模塊對(duì)輸入的偽碼進(jìn)行延時(shí)打拍，產(chǎn)生M路時(shí)間間隔依次為一個(gè)時(shí)鐘周期的偽碼序列，M路偽碼與下變頻后的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間長度為T的短時(shí)相干積分運(yùn)算；步驟二、M路短時(shí)相干積分結(jié)果按列存入RAM，寫入地址依次相差N，每隔T時(shí)間寫入一列數(shù)據(jù)，N×T時(shí)間后，共存入N列，M×N個(gè)數(shù)據(jù)；步驟三、將RAM中的M×N個(gè)數(shù)據(jù)按行讀出，每行N個(gè)數(shù)據(jù)讀出后，送入FFT模塊，補(bǔ)(L－N)個(gè)0做L點(diǎn)FFT變換，其中L為2的整數(shù)次方；步驟四、FFT輸出有效后，對(duì)FFT輸出的實(shí)部和虛部分別求模并比較大小，通過公式(1)，近似求出信號(hào)模值；式中：A、B分別代表FFT輸出的實(shí)部和虛部；步驟五、FFT求模后結(jié)果輸入RAM緩存，進(jìn)行K次非相干累加；步驟六、在K次非相干累加結(jié)果中檢測最大峰值，得到最大峰值及峰值對(duì)應(yīng)的偽碼相位和載波頻率。進(jìn)一步，所述的M路偽碼序列范圍覆蓋±1碼片。進(jìn)一步，所述的N、T、L應(yīng)滿足如下關(guān)系：(1)N×T為1比特時(shí)間的整數(shù)倍；(2)N<L。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：本發(fā)明一種載波偽碼二維搜索的精捕方法，載波偽碼二維并行搜索，一次捕獲即可獲得更精確的載波和偽碼相位，具有捕獲速度快的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明一種載波偽碼二維搜索的精捕方法，偽碼只需很小的搜索范圍，即可實(shí)現(xiàn)精捕，利用FPGA實(shí)現(xiàn)，具有占用FPGA資源少的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明一種載波偽碼二維搜索的精捕方法，采用多次非相干累加，以提高捕獲靈敏度，具有捕獲靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。附圖說明圖1是本發(fā)明一種載波偽碼二維搜索的精捕方法示意圖；圖2是本發(fā)明短時(shí)相干積分結(jié)果緩存RAM讀寫時(shí)序示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明一種載波偽碼二維搜索的精捕方法作詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明一種載波偽碼二維搜索的精捕方法，正交下變頻得到的I、Q兩路下變頻數(shù)據(jù)和本地偽碼送入短時(shí)相干積分模塊，短時(shí)相干積分模塊對(duì)偽碼進(jìn)行延時(shí)得到相位不同的偽碼，偽碼分別與I、Q支路下變頻數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到短時(shí)相干積分結(jié)果，短時(shí)相干積分結(jié)果送入RAM進(jìn)行緩存，緩存后送入FFT模塊進(jìn)行運(yùn)算，對(duì)FFT輸出結(jié)果求模，求模結(jié)果送入RAM實(shí)現(xiàn)非相干累加，最后對(duì)非相干累加的結(jié)果進(jìn)行峰值檢測，得到最大非相干累加峰值及其對(duì)應(yīng)的載波頻率和偽碼相位，完成捕獲。具體的，本發(fā)明一種載波偽碼二維搜索的精捕方法包括以下步驟：步驟一、短時(shí)相干積分模塊對(duì)輸入的偽碼進(jìn)行延時(shí)打拍，產(chǎn)生M路(M路偽碼序列能夠覆蓋±1碼片)時(shí)間間隔依次為一個(gè)時(shí)鐘周期的偽碼序列，M路偽碼與下變頻后的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間長度為T的短時(shí)相干積分運(yùn)算；步驟二、M路短時(shí)相干積分結(jié)果按列存入RAM，如圖2所示，寫入地址依次相差N，每隔T時(shí)間寫入一列數(shù)據(jù)，N×T時(shí)間后，共存入N列，M×N個(gè)數(shù)據(jù)；步驟三、將RAM中的M×N個(gè)數(shù)據(jù)按行讀出，如圖2所示，每行N個(gè)數(shù)據(jù)讀出后，送入FFT模塊，補(bǔ)(L－N)個(gè)0做L點(diǎn)FFT變換，其中L為2的整數(shù)次方；步驟四、FFT輸出有效后，對(duì)FFT輸出的實(shí)部和虛部分別求模并比較大小，通過公式(1)，近似求出信號(hào)模值；式中：A、B分別代表FFT輸出的實(shí)部和虛部；步驟五、FFT求模后結(jié)果輸入RAM緩存，進(jìn)行K次非相干累加；步驟六、在K次非相干累加結(jié)果中檢測最大峰值，得到最大峰值及峰值對(duì)應(yīng)的偽碼相位和載波頻率。所述的N、T、L應(yīng)滿足如下關(guān)系：(1)N×T為1比特時(shí)間的整數(shù)倍；(2)N<L。以某種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的頻點(diǎn)為例說明本方法：在62MHz系統(tǒng)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下利用移位寄存器，產(chǎn)生12路時(shí)間間隔依次為一個(gè)時(shí)鐘周期的偽碼序列，在偽碼速率10.23MHz的情況下，12路不同相位的偽碼約能覆蓋±1碼片的搜索范圍，12路偽碼與下變頻后的信號(hào)進(jìn)行50us短時(shí)相干積分運(yùn)算，2ms后，每路偽碼與下變頻后信號(hào)運(yùn)算得到40個(gè)相干積分結(jié)果，40個(gè)相干積分結(jié)果送入FFT模塊進(jìn)行128點(diǎn)FFT運(yùn)算，計(jì)算可得頻率分辨率為20KHz/128/2＝78.125Hz，F(xiàn)FT結(jié)果求模后進(jìn)行10次非相干累加，最后對(duì)非相干累加結(jié)果進(jìn)行峰值檢測，得到捕獲峰值及載波頻率和偽碼相位。具體實(shí)施步驟如下：(1)短時(shí)相干積分模塊在62MHz(采樣率)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，對(duì)輸入的偽碼進(jìn)行延時(shí)打拍，產(chǎn)生12路＝時(shí)間間隔依次為一個(gè)時(shí)鐘周期的偽碼序列，在偽碼速率10.23MHz的情況下，12路不同相位的偽碼約能覆蓋±1碼片的搜索范圍，12路偽碼與下變頻后的信號(hào)進(jìn)行50us短時(shí)相干積分運(yùn)算；(2)12路50us短時(shí)相干積分結(jié)果按列存入RAM，如圖2所示，寫入地址依次相差40，每隔50us寫入一列數(shù)據(jù)，2ms后，共存入40列，480個(gè)數(shù)據(jù)；(3)將RAM中的480個(gè)數(shù)據(jù)按行讀出，如圖2所示，每行40個(gè)數(shù)據(jù)讀出后，送入FFT模塊，補(bǔ)88個(gè)0做128點(diǎn)FFT變換；(4)FFT輸出有效后，對(duì)FFT輸出的實(shí)部和虛部分別求模并比較大小，通過公式，近似求出信號(hào)模值；(5)FFT求模后結(jié)果輸入RAM緩存，進(jìn)行10次非相干累加；在10次非相干累加結(jié)果中檢測最大峰值，得到最大峰值及峰值對(duì)應(yīng)的偽碼相位和載波頻率。本發(fā)明在XilinxK7系列FPGA中實(shí)現(xiàn)，占用FPGA資源如下表所示，占用的FPGA資源較少。表1FPGA資源占用表邏輯資源類型占用數(shù)量可用數(shù)量占用百分比NumberofSliceRegisters20134076000.49％NumberofSliceLUTs19282038000.95％NumberofBlockRAM/FIFO24450.45％NumberofDSP48E1s408404.76％本發(fā)明能夠在22ms的時(shí)間內(nèi)完成捕獲，具有捕獲速度快的優(yōu)點(diǎn)，且捕獲靈敏度能夠達(dá)到-139dBm，具有捕獲靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前第1頁1 2 3