一種gnss信號免混頻并行碼相位捕獲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種GNSS信號免混頻并行碼相位捕獲方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 常見的GNSS信號捕獲方法包括：串行捜索方法、并行頻率捜索方法和并行碼相位 捜索方法。串行捜索方法依次捜索不同的碼相位和多普勒頻率，實現(xiàn)復(fù)雜度低，但需要的捜 索時間較長；并行頻率捜索方法，將不同頻率的捜索用FFT來并行完成，相當(dāng)于利用FFT來 進行頻譜分析；并行碼相位捜索方法，將不同碼相位的相干積分操作用卷積定理來完成。傳 統(tǒng)的碼相位并行捜索方法需要先對信號進行變頻，W完成多普勒頻率的捜索，計算復(fù)雜度 局。
[0003] 并行碼相位捜索的過程可W表示如圖1所示。為了方便描述，先做一些不失一般 性的假設(shè)：假設(shè)相干積分點數(shù)為N(為了進行FFT運算，限定N為2的幕次），相干積分時 間NL為偽隨機碼的一個周期；記基帶信號為r。，對應(yīng)的相干積分時間內(nèi)輸入的基帶采樣 信號矢量為訴而，?而去;記本地產(chǎn)生的偽隨機碼為C。，對應(yīng)的本地偽隨機碼矢量為 ?=柄，^,，〇2，，"疋^-1}^記不同碼相位下的相干積分結(jié)果為3。，對應(yīng)的相干積分結(jié)果矢量為 ? =K，-A，5;，…，'Sw-i}，分別代表N種碼相位情況下的相干積分結(jié)果；記在相干積分過程中， 使用的頻率為f的本地載波矢量為：
[0004]
[0005] 表示頻率為f的本地載波信號矢量，用來與基帶信號相乘，W便消除基帶信號 中殘余的多普勒頻率，L表示信號采樣間隔，N表示相干積分點數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種GNSS信號免混頻并 行碼相位捕獲方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種GNSS信號免混頻并行碼 相位捕獲方法，包括：
[000引1)對N點接收信號進行FFT變換，變換后的序列記為烏；其中N為2的幕次；
[0009] 2)對N點本地碼信號進行FFT變換，對變換后的序列取共輛，得到的序列記為爲；
[0010] 如將於循環(huán)右移m位后與滬擁應(yīng)點相乘，得到序列爲，對馬做FFT逆變換，輸出的 序列記為兩;
[0011] 4)將歹，循環(huán)左移m位，輸出的序列氣即為第m個頻點下N種不同碼相位的相干積 分結(jié)果；
[0012] 5)將為的包絡(luò)最大值與口限對比，若超過口限則認為待捕獲的衛(wèi)星導(dǎo)航信號存 在，并輸出對應(yīng)的碼相位和多普勒頻率。
[0013] 所述步驟1)中，
其中，
Pm為NXN維的列置換矩陣；T表示轉(zhuǎn)置；m= 0, 1，. . .，N-1 ;甜IFTm表示將序列循環(huán)左移m位；FW為用于計算傅里葉變換的矩陣，
f為基帶信號。
[0014]
;其中，conj表示取共輛；;目為本地偽隨機碼矢量。
[0015]
[001引所述步驟W中，口限
其中，0。為噪聲均方根，Pf。為單次檢 測（單詞檢測是指：在某一組給定的偽碼相位和多普勒頻率下，將接收的衛(wèi)星導(dǎo)航信號與 本地復(fù)現(xiàn)信號進行相關(guān)運算，運算結(jié)果的包絡(luò)值與設(shè)定的口限進行對比，若大于口限則認 為待捕獲的衛(wèi)星導(dǎo)航信號存在，若小于口限則認為信號不存在）的虛警概率，In為取自然 對數(shù)。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明的方法無需對信號線進行 變頻即可完成多普勒頻率的捜索，且捜索精度高，計算簡單，容易實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0018] 圖1為并行碼相位捜索的原理圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明實施例流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 捕獲時，頻率捜索步進設(shè)置為鳥= ^，待捜索的頻率f共有N個，可W表示為： ' ,s:
[0021]
[0022] 對應(yīng)的本地載波信號矢量可W表不為：
[0023]
[0024]根據(jù)離散傅立葉變換的移位性質(zhì)，可W得到接收信號與本地載波信號矢量相乘后 的序列的傅里葉變換如下式所示
[00巧]
[002引其中，甜IFTm表示將序列循環(huán)左移m化上標T表示轉(zhuǎn)置。FW為用于計算傅里葉變 換的矩陣，其表達式如下：
[0027]
[002引本地偽隨機碼矢量g的FFT取共輛后的表達式為：
[0029]
[0030] 其中，conj表示取共輛。
[0031] 將巧和矜對應(yīng)點相乘后，再進行傅里葉逆變換可W得到相干積分結(jié)果的表達式如 下：
[0032]
[0033] 根據(jù)離散傅里葉變換的性質(zhì)，上式可寫為如下形式：
[0034]
[003引其中，Pm為NXN維的列置換矩陣（由單位矩陣的每一行循環(huán)左移m位得到），它 使與之左乘的矢量或矩陣的每一行循環(huán)左移m次。根據(jù)上式可得到免混頻并行碼相位捕獲 結(jié)構(gòu)。
[003引如圖2所示，本發(fā)明工作步驟如下：
[0037] 1)對N點接收信號進行FFT變換，N為2的幕次，變換后的序列記為天1;
[003引 2)對N點本地碼信號進行FFT變換，對變換后的序列取共輛后得到的序列記為 Fo；
[00測扣將馬循環(huán)右移m位后與A對應(yīng)點相乘，得到序列爲，對爲做FFT逆變換，輸出的 序列記為
[0040] 4)將兵循環(huán)左移m化輸出的序列馬即為第m個頻點下N種不同碼相位的相干積 分結(jié)果。
[0041] 按上述步驟計算出氣后，將4的包絡(luò)最大值與口限對比，若超過口限則認為信號 存在，并輸出對應(yīng)的碼相位和多普勒頻率。
【主權(quán)項】
1. 一種GNSS信號免混頻并行碼相位捕獲方法，其特征在于，包括： 1) 對N點接收信號進行FFT變換，變換后的序列記為卩；其中N為2的冪次； 2) 對N點本地碼信號進行FFT變換，對變換后的序列取共輒，得到的序列記為爲； 3) 將爲循環(huán)右移m位后與六對應(yīng)點相乘，得到序列馬，對爲做FFT逆變換，輸出的序 列記為Λ ; 4) 將馬循環(huán)左移m位，輸出的序列4即為第m個頻點下N種不同碼相位的相干積分結(jié) 果； 5) 將4的包絡(luò)最大值與門限Vt對比，若超過門限則認為待捕獲的衛(wèi)星導(dǎo)航信號存在， 并輸出對應(yīng)的碼相位和多普勒頻率。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS信號免混頻并行碼相位捕獲方法，其 特征在于，所述步驟1)中，；其中，，PniS NXN維的列置換矩陣；T表示轉(zhuǎn)置； m = 0, 1，...，N-I JHIFTni表示將序列循環(huán)左移m位；F N為用于計算傅里葉變換的矩陣，;?為基帶信號。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的GNSS信號免混頻并行碼相位捕獲方法，其特征在于，所述步 驟2)中，；其中，conj表示取共輒；E為本地偽隨機碼矢量。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的GNSS信號免混頻并行碼相位捕獲方法，其特征在于，所述步 驟4)中，5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的GNSS信號免混頻并行碼相位捕獲方法，其特征在于，所述步 驟5)中，門限_，其中，。"為噪聲均方根，Pfa為單次檢測的虛警概率，In 為取自然對數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種GNSS信號免混頻并行碼相位捕獲方法，對N點接收信號進行FFT變換，變換后的序列記為其中N為2的冪次；對N點本地碼信號進行FFT變換，對變換后的序列取共軛，得到的序列記為將循環(huán)右移m位后與對應(yīng)點相乘，得到序列對做FFT逆變換，輸出的序列記為將循環(huán)左移m位，輸出的序列即為第m個頻點下N種不同碼相位的相干積分結(jié)果；將的包絡(luò)最大值與門限對比，若超過門限則認為信號存在，并輸出對應(yīng)的碼相位和多普勒頻率。本發(fā)明的方法無需對信號先進行變頻即可完成多普勒頻率的搜索，且搜索精度高，計算簡單，容易實現(xiàn)。
【IPC分類】G01S19/30
【公開號】CN105182376
【申請?zhí)枴緾N201510637983
【發(fā)明人】向為, 朱增賢, 鄭彬, 王帥, 彭果, 張華 , 易文鑫, 楊麗莎
【申請人】湖南北云科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月30日