[發明專利]一種基于DFT優化的捕獲方法

無效

• 申請號: 201110120909.7
• 申請日: 2011-05-11
• 公開（公告）號: CN102288975A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 宗竹林;何春;陸永彩;武鵬;田忠;敖思遠;徐小良
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S19/30
• 分類號: G01S19/30
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于通信和導航領域，尤其涉及用于衛星導航的捕獲方法。

背景技術

全球定位系統(GPS，Global?Position?System)是新一代的精密衛星定位系統。GPS接收機對所接收信號的處理通常包括信號的捕獲、信號載波和碼鎖定、導航電文和偽距的提取與計算以及定位值的解算。GPS系統采用的是擴頻通信技術，在擴頻接收機解擴解調前必須使接收機本地恢復的擴頻碼與載波與接收信號同步，只有在碼相位與載波頻率誤差在一定范圍內時，解調器才能正常工作。由于存在頻率源的漂移、電波傳輸的時延、多普勒頻移、多徑效應等因素的影響，碼相位以及載波的同步會具有一定的不確定性，因此接收機必須首先對信號進行捕獲，將碼相位與載波頻率估計誤差降低到一定范圍內才能提供給跟蹤環路，進行信號跟蹤。導航衛星信號的捕獲是GPS接收機信號處理的第一步和關鍵。

目前接收機中，特別在軍碼接收機和多模接收機中，資源、體積和功耗是約束接收機發展的一大難題。針對這一問題，國內外許多機構和單位進行了大量研究。衛星信號的捕獲大多數是基于時域上與頻域上實現，傳統的方法是在時域上利用串行搜索的辦法對擴頻碼進行捕獲。在文獻“Van?Nee，Coenen，Davenport.New?Fast?GPS?Code-Acquisition?Technique?Using?FFT，Electronic?Letters，1991，vol.27，NO.2：158-160”首先提出使用FFT實現擴頻碼的快速捕獲方法；在文獻“C.Yang.Fast?code?acquisition?with?FFT?and?its?sampling?schemes，Proc.Institute?of?Navigation?ION-GPS?96，Kansas?City，MO，September?1996，1729-173”對FFT的多種抽樣方案進行了比較和分析；在文獻“Extended?Replica?Folding?for?Direct?Acquisition?of?GPS?P-Code?and?Its?Performance?Analysis，Proceedings?of?ION?GPS?2000.Salt?Lake?City，Ut：The?Institute?of?Navigation，2000.2070-2078”提出了XFAST實現P(Y)碼的快速捕獲方案，又在文獻“Sequential?Block?Search?for?Direct?Acquisition?of?Long?Codes?under?Large?Uncertainty，Proceedings?of?the?2001?National?Technical?Meeting.Long?Beach，CA：ION，Jan.2001.408-414”提出了序列塊搜索算法，并對利用FFT實現短周期碼，長周期碼以及無周期碼的捕獲方法進行分類和歸納。國內對長碼直捕的方法的分析也很多，并且很多在實現上給出了相應的研究成果，如大規模并行相關器實現的串并結合的滑動相關器法，擴展復制重疊均值法，以及PMF-FFT的方法等。

由于衛星和接收機之間存在的相對運動，在接收機使用過程中必然會引入多普勒頻移。而多普勒頻移將導致擴頻增益發生衰減，影響捕獲工作，因此在捕獲過程中必須進行相應的補償處理，去除多普勒頻移所產生的影響。為了實現低功耗、低資源和小型化的接收機，特別在未來的多模接收機中，許多學者提出了眾多的優化方法，但是效率、資源、功耗等的優化問題依然是捕獲的研究重點。

發明內容

本發明是為了解決現有的衛星導航捕獲方法中的效率、資源和功耗較大的問題，提出了一種基于DFT優化的捕獲方法。

本發明的技術方案是：一種基于DFT優化的捕獲方法，包括如下步驟：

S1，把接收到的衛星信號N點數據和本地的偽隨機碼的N點數據進行相關運算；

S2，對步驟S1中每次相關運算的結果作N點DFT，其中x(n)為相關運算的結果，X(k)為計算DFT后的頻域結果，具體過程如下：把頻域復平面上N個等分點縮小為M等分，設N＝M*m，M等分后，把M等分上的值代替原來N等分值即N等分值在區間或上的值都用M等分上的值代替，然后按照DFT計算方法計算N點DFT，得到DFT頻域結果；

S4，將DFT頻域結果和預設的門限值比較，如果超過門限值，得到信號的多普勒頻移值，如果沒有超過門限值，則碼相位移動一個數據，繼續步驟S1，如果所有的相位搜索完畢后仍然沒有結果，則更換中頻或碼序列，繼續搜索。