[發明專利]一種用于GNSS碼的快速捕獲方法

無效

• 申請號: 201310615930.3
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103605141A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 胡曉峰;何文濤;藺曉龍;殷明;翟昆朋;王浩
• 申請（專利權）人: 中國科學院嘉興微電子與系統工程中心
• 主分類號: G01S19/30
• 分類號: G01S19/30
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及衛星信號的快速捕獲方法，尤其涉及一種針對GNSS（Global?Navigation?Satellite?System）信號中長周期偽碼的快速捕獲方法。

背景技術

目前圍繞著GPS現代化進程的焦點，就是新增加的導航信號。L2C是GPS現代化后首個新結構的民用導航信號，目前已經有9顆在軌衛星，并且到2016年，會實現全網運行。

L2C與L1信號有著不同的信號結構，它由兩個信號由兩種長碼CL和短碼CM組成，其中CL碼是導航通道碼，上面沒有調制導航電文，CM碼是數據通道碼，上有調制導航電文，受到電文bit跳變的限制。

CM碼由10230個碼片組成，而CL碼由10230*75個碼片組成，CM碼周期為20ms,而CL碼周期為1.5s，因此相關時間的增加，使得跟蹤靈敏度有很大的提高；CL/CM的碼率為511.5KHz,是C/A碼碼速率的一半，由于采用了FEC（前向糾錯）技術，帶寬也為2.046MHz,而且CM碼與CL碼的發射功率相同，各占總功率的50%。L2C信號的結構如圖1。

盡管L2C信號的功率要比L1C/A信號的功率低1.5dB，但是，L2C信號還是在出現之初就引起研究者的關注。一方面，L2C信號能和L1C/A信號聯合使用來克服電離層引起的誤差；另一方面，L2C信號具有導頻信號信道，適合長時間的相干累積處理，并且數據信道中周期為20ms的CM碼和導航數據比特翻轉同步。

L2C的長碼CL信號是通過時分復用而成，并且沒有調制電文，適合進行長時間的相干積分，這些特殊的信號結構，使得L2C能夠在室內，以及信號環境較差的條件下實現捕獲。在一般條件下，不直接捕獲CL信號，而是先通過捕獲CM信號，然后利用CM與CL之間的相位關系，再捕獲CL信號。但在C/A信號不存在，或者無法輔助捕獲的條件下，需要直接捕獲L2C信號，由于最短的CM碼20ms的碼周期，按照普通的C/A碼捕獲算法，需要大量的計算時間和硬件資源。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種用于GNSS長碼的快速捕獲算法，以克服長碼在捕獲時，本地晶振所帶來的頻率偏移累計，并且兼顧了靈敏度和速度，而且不需要大量的硬件資源。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，從衛星發出的信號經過非常長的距離達到地面，接收機接收到這種信號，并且解析出其中的數據，得到用于定位的偽距測量值以及時間值。整個過程中，各種偽碼減少噪聲以及干擾對信號的破壞。每一顆衛星都會對應其獨特的偽碼序列，以防止彼此衛星間的干擾，這種干擾稱為碼的互相關干擾。而相同的偽碼，只有當碼相位與碼頻率一致時，有最好的相關性，利用這個特性，本發明提供了一種用于GNSS長碼的快速捕獲方法，使得接收機可以時刻接收到衛星信號，并且在運動過程中，保持與這種信號的同步性。

同時，中頻信號經過載波NCO混頻，剝離載波，輸出的信號中帶有多普勒頻偏，包括本地晶振不穩定帶來的頻偏。然后信號與本地碼產生器產生的兩種偽碼進行相關后，進行一段時間的積分累加處理，降低噪聲。由于L2C碼中最短的CM碼是GPS?C/A碼周期的20倍，因此在進行相關積分的過程中，需要考慮本地晶振帶來的頻偏的影響。因此，本發明的快速捕獲方法在積分累加之后，將兩路信號作共軛相乘運算，消除一部分頻偏，使得預相干積分的頻率搜索槽變大，頻域捕獲速度加快。

為實現上述目的，本發明提供了一種用于GNSS長碼的快速捕獲方法，其特征在于，包括：

步驟一，初始化相關數據：設置碼相位偏移門限和載波頻偏門限；

步驟二，確定衛星信號中GNSS長碼的碼相位偏移：通過對本地偽碼信號進行相位滑動，不同碼相位偏差下的本地偽碼信號與GNSS長碼進行處理，對處理后的相關值與所述碼相位偏移門限進行比較，大于所述碼相位偏移門限的就是所述碼相位偏移；

步驟三，確定所述衛星信號的載波頻偏：對載波頻率進行調整，以不同的載波頻率進行相關處理，對處理后的相關值與所述載波頻偏門限比較，得到所述載波頻偏。

進一步地，所述步驟一中，初始化相關數據還包括：設置偽碼衛星號、設置載波頻率、設定偽碼周期、設置相干積分時間、設置非相關積分的次數和共軛相乘的延時時間。

進一步地，所述步驟二中，包括：

步驟（101）本地偽碼相位滑動，得到具有不同碼相位偏移的所述本地偽碼；

步驟（102）相關運算：包括多個相關運算通道，每一個所述相關運算通道，所述本地偽碼的相位都保持固定的偏差；所述衛星信號中GNSS長碼在每一個所述相關運算通道中進行相關運算；