[發明專利]全球衛星導航系統信號捕獲掃頻系統及其捕獲方法

無效

• 申請號: 201010300278.2
• 申請日: 2010-01-14
• 公開（公告）號: CN101788677A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 張鵬;陳晨;邱方;劉婷;楊峰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S19/26
• 分類號: G01S19/26;G01S19/39
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種信號處理技術領域的方法，具體是一種全球衛星導航系統(GNSS)信號捕獲掃頻系統及其捕獲方法。

背景技術

在衛星導航領域中，需要對空間中的GNSS信號進行捕獲，而由于衛星信號本身信號弱，易受干擾，難以捕獲。此外，由于衛星運動的高速性，傳送信號產生了較大的多普勒頻偏。為了能夠捕獲到正確的信號，就必須獲得接收信號的頻率，所以正確得到信號的多普勒頻率也就特別重要，這是后續的信號處理的前提，否則就無法獲取正確的導航電文。而信號捕獲時的掃頻就是對估計的多普勒頻偏進行嘗試，先得到它的粗略范圍，然后再進行細化。但是掃頻時，對可能的多普勒頻偏嘗試時，需要對接收信號和本地的載波，偽隨機碼片進行復雜的操作，這些在硬件處理上運行時，時間運算以及空間內存存儲上都有很大的限制和消耗，所以在高速實時動態處理中，必須采取更加優化的方法來達到掃頻的目的。

經過對現有技術的文獻和專利的搜索發現：

中國發明專利《一種衛星定位用GNSS中頻調制信號數字化采集裝置》(申請號：200710179978.9)，以及《一種GPS定位方法及基于雙核處理器的GPS軟件接收機》(申請號：200810024488.6)基本描述了GNSS信號捕獲時候采用的并行碼片搜索方法，并且提出了雙核處理器的概念，但是對于掃頻的情況，依舊沿用了傳統的方法，有很大的局限性，而且實際的工程效果不是很理想。

中國發明專利《在GPS信號捕獲中的振蕩器頻率校正》(申請號：03809592.0)提到了多普勒頻移時需要對載波頻率進行校正，但是卻沒有對掃頻方案給出優化，使得上述的問題依舊存在。以及中國發明專利《一種GPS的C/A碼信號的捕獲方法》也存在同樣的使用最原始的方法問題。沒有對掃頻方法進行任何優化和改進，導致內存空間過于龐大，計算的時間復雜度也很高。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種全球衛星導航系統信號捕獲掃頻系統及其捕獲方法，是通過在復數域上的頻譜移位來達到時域上的頻率產生的相位變化，提高了硬件的速度，減少了內存儲量，達到了掃頻時的優化目的。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及全球衛星導航系統信號捕獲掃頻系統，包括：前端接收數據模塊和與之相連接并接收調制序列的FPGA數據處理模塊，其中：

前端接收數據模塊包括：第一乘法器、帶通濾波器和模數采樣器，其中：第一乘法器接收前端信號并與本地載波解調后輸出中頻調制信號至帶通濾波器，帶通濾波器的輸出端與模數采樣器相連接以輸出放大信號，模數采樣器將放大信號數字化后得到調制序列；

FPGA數據處理模塊包括：存儲器、卷積器、碼片頻域庫、移位控制器和第二乘法器，其中：存儲器將前端接收數據模塊輸出的調制序列存儲后輸出至卷積器進行快速傅里葉變換得到中頻頻域信號，卷積器、碼片頻域庫和移位控制器分別與第二乘法器相連接以輸出中頻頻域信號、歷史頻域信號和移位信息，第二乘法器輸出掃頻結果。

所述的中頻調制信號包括：中頻頻率及多普勒頻偏；

本發明涉及上述全球衛星導航系統信號捕獲掃頻系統的捕獲方法，包括以下步驟：

步驟一，前端接收數據模塊接收到的GNSS信號后經過下變頻得到了中頻調制信號，對該中頻調制信號進行去除載波處理得到調制序列x(n)。

所述的中頻調制信號包括：中頻頻率f_I和多普勒頻偏f_Dop；

所述的去除載波處理是指：利用中頻fI得到本地載波信號并與中頻調制信號進行相乘消除中頻影響，得到調制序列x(n)，該調制序列的個數為N’。

步驟二，對調制序列x(n)進行N點的快速傅里葉變換，其中N＝2N’，對于調制序列中超過N’的長度補零。

所述的N點的N點的快速傅里葉變換是指：