[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)的多次重采樣導(dǎo)航衛(wèi)星捕獲方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410579364.X
• 申請(qǐng)日: 2014-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN104297767A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永;毛剛;徐輝;周景濤;劉金鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/24
• 分類號(hào): G01S19/24;G01S19/30
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)的多次重采樣導(dǎo)航衛(wèi)星捕獲方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

經(jīng)過了20多年的發(fā)展歷史，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)日益成熟，如今的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也變得豐富起來，除了美國GPS外，還有俄羅斯的GLONASS、歐盟的GALILEO和中國的北斗。衛(wèi)星導(dǎo)航定位也逐漸走進(jìn)了人民的日常生活，如汽車導(dǎo)航、兒童老人定位等。如今的智能手機(jī)都配備有一種或者幾種導(dǎo)航系統(tǒng)，衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用也層出不窮。目前廣泛使用的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)分為兩種：基于ASIC結(jié)構(gòu)的專用導(dǎo)航設(shè)備，稱為硬件接收機(jī)；基于射頻芯片和ARM芯片的導(dǎo)航設(shè)備，稱為軟件接收機(jī)。不管是硬件接收機(jī)還是軟件接收機(jī)，其基帶處理部分都包括信號(hào)的捕獲、跟蹤和導(dǎo)航解算。本方法就是專門針對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星的捕獲進(jìn)行的改進(jìn)優(yōu)化方法。

一般情況下接收機(jī)接收到的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的能量會(huì)因在空中的傳播而大幅度的削弱，而且接收的信號(hào)中還會(huì)包括各種噪聲，導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)變換成為基帶信號(hào)后處理的第一步是捕獲過程，如何在有噪聲的前提下快速捕獲到天空中可見的導(dǎo)航衛(wèi)星是基帶解碼的關(guān)鍵問題之一。在林蔭等有遮擋物的低信噪比環(huán)境下，需要使用高靈敏度的接收機(jī)來完成對(duì)弱信號(hào)的捕獲。接收機(jī)對(duì)弱信號(hào)的捕獲需要處理較長時(shí)間的數(shù)據(jù)來提高接收機(jī)的處理增益，這樣就會(huì)大大增加導(dǎo)航衛(wèi)星捕獲的時(shí)間。要進(jìn)行導(dǎo)航跟蹤和導(dǎo)航解算，至少需要捕獲到四顆可見導(dǎo)航衛(wèi)星，但并非所有接收到的可見導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)都是弱信號(hào)，因而只采用短數(shù)據(jù)捕獲方法捕獲不到足夠的導(dǎo)航衛(wèi)星，但只采用長數(shù)據(jù)的捕獲方法又過于費(fèi)時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)的多次重采樣導(dǎo)航衛(wèi)星捕獲方法；

利用上述方法接收到的強(qiáng)弱信號(hào)分開捕獲，減少導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)捕獲的時(shí)間，將可見導(dǎo)航衛(wèi)星的捕獲時(shí)間降低到原來的一半以下；

本發(fā)明還公開了實(shí)現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)；

上述系統(tǒng)在原有的快速并行捕獲系統(tǒng)上添加了重采樣模塊、判斷器模塊和控制器模塊，達(dá)到自適應(yīng)和多次重采樣的效果，本發(fā)明對(duì)所有采用CDMA衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的可見導(dǎo)航衛(wèi)星捕獲都是有效的，如GPS、GALILEO和北斗。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種自適應(yīng)的多次重采樣導(dǎo)航衛(wèi)星捕獲方法，具體步驟包括：

(1)開始；

(2)定義數(shù)組，參數(shù)初始化：捕獲到的可見導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)目SV初始化值為0，需要捕獲的可見導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)目S的取值范圍為4≤S≤12，本地中頻載波數(shù)m初始化值為1，1≤m≤29，所述本地中頻載波頻率間隔為+500Hz或-500Hz，捕獲閾值Th的取值范圍為2.5≤Th≤5，重采樣得到的中頻信號(hào)頻率為所述本地中頻載波的n倍，所述n初始值為2，n的取值為2、3、4；

(3)對(duì)接收到的中頻信號(hào)進(jìn)行重采樣：對(duì)接收到的中頻信號(hào)進(jìn)行重采樣，重采樣后中頻信號(hào)頻率為所述本地中頻載波頻率的n倍，所述重采樣后中頻信號(hào)存儲(chǔ)待用；

(4)生成PRN并進(jìn)行FFT：生成所有導(dǎo)航衛(wèi)星的偽隨機(jī)碼PRN，對(duì)所述所有導(dǎo)航衛(wèi)星的偽隨機(jī)碼PRN依次進(jìn)行快速傅立葉變換FFT和復(fù)數(shù)共軛變換處理，得到復(fù)頻域的PRN并存儲(chǔ)待用；

(5)生成所述本地中頻載波：所述本地中頻載波包括29個(gè)多普勒頻移的正弦信號(hào)本地中頻載波和29個(gè)多普勒頻移的余弦信號(hào)本地中頻載波，并將所述本地中頻載波存儲(chǔ)待用；

(6)中頻信號(hào)與本地中頻載波混頻得到基帶信號(hào)并進(jìn)行快速傅立葉變換：采用正交解調(diào)的方法，將步驟(3)所述重采樣后中頻信號(hào)與步驟(5)所述本地中頻載波進(jìn)行混頻，去除中頻信號(hào)中的載波成分，得到基帶信號(hào)，并對(duì)所述基帶信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換得到頻域基帶信號(hào)；

(7)頻域基帶信號(hào)和復(fù)頻域的PRN在頻域相乘：將步驟(6)所述頻域基帶信號(hào)與步驟(4)所述復(fù)頻域的PRN進(jìn)行相乘運(yùn)算；

(8)用IFFT轉(zhuǎn)換到時(shí)域并平方記錄結(jié)果：對(duì)步驟(7)得到的結(jié)果進(jìn)行傅立葉反變換IFFT，再進(jìn)行平方運(yùn)算并存儲(chǔ)待用，本地中頻載波數(shù)m加1，如果m≤29，則跳入步驟(5)，否則進(jìn)入步驟(9)；

(9)找到第一峰值與第二峰值的比值并記錄結(jié)果：計(jì)算步驟(8)所述存儲(chǔ)待用的結(jié)果不在相鄰碼片的第一峰值和第二峰值的比值，記錄比值結(jié)果，將所述比值結(jié)果與所述捕獲閾值Th進(jìn)行比較，如果所述比值結(jié)果大于所述捕獲閾值Th，則記錄所述比值結(jié)果對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航衛(wèi)星的偽隨機(jī)碼PRN，所述捕獲到的可見導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)目SV加1，否則，進(jìn)入步驟(10)；