[發明專利]一種高靈敏度衛星導航信號捕獲方法及系統

有效

• 申請號: 201210062429.4
• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN102608626A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 易清明;陳慶;許祥濱;石敏;陳偉國
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24;G01S19/30;G01S19/35
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

1.一種高靈敏度衛星導航信號捕獲方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據當前捕獲狀態，請求輸入對應不同時間長度和起始點的衛星數字中頻信號；

(2)對輸入的信號進行數字下變頻、平均采樣和FFT操作，獲得零中頻、低采樣率的衛星頻域信號；

(3)進入頻率搜索狀態，對于輸入的第1起始點部分數據段進行頻域相關運算、差分相干積分和峰值檢測，并通過圓周移位搜索進行頻率補償，檢測并記錄最大峰值和對應的圓周移位點數n，并調整本地載波頻率為考慮多普勒頻移的頻率；

(4)進入起始點搜索狀態，對于除第1起始點外的其他起始點部分數據段進行頻域相關運算、差分相干積分和峰值檢測，檢測并記錄所有起始點數據組得到的峰值，最大峰值對應著最佳起始點序號k；

(5)進入正常捕獲狀態，輸入第k起始點的全部數據段進行頻域相關運算、差分相干積分和峰值檢測，得到的峰值與檢測門限比較，如果大于檢測門限，說明捕獲成功，輸出最大峰值及其對應的碼相位和載波頻率；否則捕獲失敗。

2.一種高靈敏度衛星導航信號捕獲系統，其特征在于，包括：

數字下變頻模塊，用于對輸入的衛星中頻信號采樣數據進行數字下變頻操作，獲得零中頻的衛星采樣數據；

平均采樣及塊累加模塊，與所述的數字下變頻模塊相連，用于對下變頻后的零中頻衛星信號進行平均采樣和塊累加操作，獲得低采樣率的零中頻衛星信號數據；

FFT模塊，與所述的平均采樣及塊累加模塊相連，對衛星信號執行快速傅里葉變換，進行碼相位頻域相關搜索；

圓周移位模塊，與所述的FFT模塊相連，對衛星信號的FFT輸出結果進行多普勒圓周移位，實現對多普勒頻移的搜索；

復數乘法器模塊，與所述的圓周移位模塊相連，用于對衛星信號進行相乘解擴；

本地PRN碼FFT共軛存儲器，與所述的復數乘法器模塊相連，用于存儲本地PRN碼FFT后取共軛的結果；

IFFT模塊，與所述的復數乘法器模塊相連，用于對復乘結果執行逆向快速傅里葉變換，得到不同碼相位的相關結果；

差分相干積分模塊，與所述的IFFT模塊相連，用于對不同碼相位的相關結果進行差分相關能量累加；

峰值檢測模塊，與所述的差分相干積分模塊相連，用于對累加的相關能量峰值進行檢測，實現衛星信號捕獲及多普勒頻移和碼相位的輸出；

時序控制模塊，與所述的數字下變頻模塊、平均采樣及塊累加模塊、FFT模塊、圓周移位模塊、本地PRN碼FFT共軛存儲器、復數乘法器模塊、IFFT模塊、差分相干積分模塊和峰值檢測模塊相連，時序控制模塊是基于捕獲流程利用狀態機實現，在不同的狀態輸出不同模塊的控制參數，實現對整個系統的工作流程以及各個模塊的工作狀態控制。

3.根據權利要求2所述的一種高靈敏度衛星導航信號捕獲系統，其特征在于，所述數字下變頻模塊包括：直接數字頻率合成器，與圓周移位模塊相連，用于根據頻率控制產生一定頻率的正弦和余弦載波信號作為本地載波；數字混頻器，與所述直接數字頻率合成器相連，用于實現本地產生的中頻載波和輸入的衛星中頻采樣數據混頻。

4.根據權利要求3所述的一種高靈敏度衛星導航信號捕獲系統，其特征在于，所述數字混頻器按照同相分量和正交分量分為I混頻器和Q混頻器，I混頻器和Q混頻器分別與外部輸入的衛星中頻采樣數據混頻。

5.根據權利要求2所述的一種高靈敏度衛星導航信號捕獲系統，其特征在于，所述平均采樣及塊累加模塊包括：

數據累加器，與所述的數字混頻器相連，用于對輸入數據的累加；

2^N地址產生器，與所述的數據累加器相連，產生2^N個地址，供采樣數據存儲器使用；

采樣數據存儲器，與所述的數據累加器、2^N地址產生器和FFT模塊相連，用于存儲平均采樣及塊累加后的衛星數據；

數據輸出開關，與所述的數據累加器和采樣數據存儲器相連，用于在進行塊累加操作時，控制將采樣數據存儲器讀出的上一個周期累加的數據輸出到數據累加器中與當前的零中頻信號數據進行累加。