[發(fā)明專利]一種基于線性調(diào)頻Z變換的北斗B1信號高靈敏度捕獲方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611042470.X
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN107064968B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉路;王奕新;李峰;左啟耀;李育龍;何子君
• 申請（專利權(quán)）人: 北京自動化控制設(shè)備研究所
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 呂巖甲

1.一種基于線性調(diào)頻Z變換的北斗B1信號高靈敏度捕獲方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、進(jìn)行北斗B1信號粗捕；

步驟二、利用線性調(diào)頻Z變換進(jìn)行北斗B1信號精捕；

所述的步驟一包括以下步驟：

(1)產(chǎn)生本地信號；

(2)進(jìn)行M路并行相關(guān)運(yùn)算；

(3)進(jìn)行N點(diǎn)FFT運(yùn)算；

(4)對FFT運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行10次非相干累積；

(5)獲取捕獲結(jié)果；

(6)調(diào)整本地偽碼相位；

所述的步驟二包括以下步驟：

(1)設(shè)置線性調(diào)頻Z變換參數(shù)：

(2)進(jìn)行1ms相關(guān)運(yùn)算：

(3)進(jìn)行線性調(diào)頻Z變換：

(4)對線性調(diào)頻Z變換結(jié)果進(jìn)行10次非相干累積；

(5)完成捕獲；

所述的步驟一包括以下步驟：

(1)產(chǎn)生本地信號：

通過壓控振蕩器產(chǎn)生本地同相I載波信號和正交Q載波信號；通過碼發(fā)生器產(chǎn)生本地偽碼信號；

(2)進(jìn)行M路并行相關(guān)運(yùn)算：

將本地偽碼延時，得到M組相位依次相差半碼片的偽碼，分別輸入至M組并行相關(guān)器；

將本地I、Q載波信號分別與北斗B1信號相乘，得到I、Q下變頻信號，輸入至M組相關(guān)器與偽碼進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算，相關(guān)時長50us；

(3)進(jìn)行N點(diǎn)FFT運(yùn)算：

完成1ms并行相關(guān)運(yùn)算后，每個相關(guān)器將20個I、Q相關(guān)結(jié)果補(bǔ)N-20個零后進(jìn)行N點(diǎn)FFT運(yùn)算；其中，1ms為北斗B1偽碼周期，F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)N的取值滿足N＝2^k(k≥6,k∈N)；

(4)對FFT運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行10次非相干累積；

(5)獲取捕獲結(jié)果：

完成非相干累積后，搜索所有非相干累積結(jié)果的最大值，并與捕獲峰值比較；如果非相干累積結(jié)果的最大值大于捕獲峰值，則將捕獲峰值更新為非相干累積結(jié)果的最大值，并記錄其對應(yīng)的FFT輸出序號及偽碼相位；如果此時沒有完成全部4096半碼片的偽碼相位搜索，將本地碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽碼相位后移M個半碼片，重復(fù)步驟(2)至(4)；

(6)調(diào)整本地偽碼相位：

根據(jù)并行相關(guān)+FFT算法捕獲得到的偽碼相位，調(diào)整本地偽碼相位，使本地偽碼相位與北斗B1信號偽碼相位一致；

所述的并行相關(guān)器組數(shù)M的取值下限為1，上限為北斗B1偽碼半碼片個數(shù)4096；

步驟(2)所述的相關(guān)時長由多普勒頻率搜索范圍確定，兩者之間關(guān)系滿足：相關(guān)時長＝1/(多普勒頻率搜索上限-多普勒頻率搜索下限)；

所述的步驟二包括以下步驟：

(1)設(shè)置線性調(diào)頻Z變換參數(shù)：

線性調(diào)頻Z變換數(shù)學(xué)描述為：

式中：x(n)為線性調(diào)頻Z變換輸入序列，序列長度為20；ω₀為起始頻率，Δω為頻率增量，ω_n＝ω₀+(n-1)Δω；X(e^jωn)為線性調(diào)頻Z變換輸出序列，序列長度為L，序列長度為L；W和g(n)為計算中間量；

根據(jù)并行相關(guān)+FFT捕獲算法獲得的多普勒頻率ω_in，設(shè)置線性調(diào)頻Z變換的起始頻率ω₀＝ω_in-f₀×2π，頻率增量Δω＝1×2π，輸出序列長度L＝2f₀+1；其中，f₀由FFT運(yùn)算輸出相鄰兩點(diǎn)間的頻率間隔確定，滿足f₀≥20000/N/2；

(2)進(jìn)行1ms相關(guān)運(yùn)算：

將本地I、Q下變頻信號與本地偽碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，相關(guān)時長50us；1ms后得到20個I、Q相關(guān)結(jié)果；

(3)進(jìn)行線性調(diào)頻Z變換：

產(chǎn)生長度為P的序列對進(jìn)行FFT變換，得到h(k)＝FFT[h(n)]；其中，P＝2^k≥L+19(k∈N)；

將I、Q相關(guān)結(jié)果序列x(n)與相乘，得到將g(n)尾部補(bǔ)P-20個零后進(jìn)行FFT變換，得到g(k)＝FFT[g(n)]；

將g(k)與h(k)相乘，得到y(tǒng)(k)＝g(k)h(k)；對y(k)進(jìn)行IFFT變換，得到y(tǒng)(n)＝IFFT[y(k)]；最后將y(n)與相乘，得到輸出序列輸出序列前L點(diǎn)有效；

(4)對線性調(diào)頻Z變換結(jié)果進(jìn)行10次非相干累積；

(5)完成捕獲：

搜索累積結(jié)果最大值，將最大值與捕獲門限比較；如果最大值大于捕獲門限，證明捕獲成功，根據(jù)最大值對應(yīng)的輸出序號n計算多普勒頻率ω_dopp＝ω₀+(n-1)Δω。