[發明專利]一種衛星信號多維快速捕獲方法及系統

有效

• 申請號: 201611183078.7
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106646546B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 徐勁松;陳建華;吳彬彬;王洪斌
• 申請（專利權）人: 南京六九零二科技有限公司
• 主分類號: G01S19/30
• 分類號: G01S19/30;G01S19/29
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 朱妃;董建林

1.一種衛星信號多維快速捕獲方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)計算多普勒頻偏初始值f_dr和多普勒頻率變化率的初始值δf_dr|_max，并確定捕獲參數；

多普勒頻偏初始值f_dr的計算公式為其中，f_r為系統接收載波頻率，v_dm為系統相對運動速度，c為光速，取3×10⁸米/秒；

多普勒頻率變化率初始值的計算公式為其中，為相對運動加速度；

根據計算得到的多普勒頻偏和多普勒頻率變化率的初始值大小，確定捕獲參數；其中，捕獲參數包括快速傅里葉變換FFT的變換點數N和匹配濾波的塊數M；

快速傅里葉變換FFT的變換點數N和匹配濾波的塊數M的參數值根據處理時鐘速率f_clock、碼片速率R_c、多普勒頻偏初始值f_dr共同確定，使得捕獲后碼片誤差控制在半個碼片以內；

2)基帶信號剝離并存儲；

通過數字中頻混頻器從接收到的衛星信號剝離出I、Q兩路基帶信號，并將I、Q兩路基帶信號存儲入存儲器；

3)本地碼序列生成；

在剝離出I、Q兩路基帶信號的同時，按照I、Q兩路基帶信號的碼生成多項式，通過本地碼發生器產生兩路本地碼序列，記為PN_I、PN_Q；

4)進行分段匹配濾波；

采用循環移位的方式，通過分段匹配濾波器PMF以M個信號數據為單元依次從存儲器中分段讀取I、Q兩路基帶信號，依次與本地碼發生器輸出的兩路本地碼序列PN_I、PN_Q進行匹配相關，得到兩路匹配濾波數據，記為PMF_real、PMF_imag；

每完成一個單元的M個信號數據的分段匹配濾波，將循環計數器Counter_flag自動加1；

5)進行快速傅里葉變換；

將兩路匹配濾波數據PMF_real、PMF_imag送入變換點數為N點的快速傅里葉變換FFT模塊中，經快速傅里葉變換后，通過頻率抽取得到兩路變換數據，記為FFT_real、FFT_imag；

6)捕獲檢測；

通過捕獲檢測模塊對兩路變換數據FFT_real、FFT_imag進行取模平方運算，得到N個實部數據；并對該N個實部數據進行搜索查找，得到N個實部數據的最大值Acc_Max和最大值位置Max_pos；

將最大值Acc_Max送入存儲深度為K的存儲空間，K取16或32，計算出這K個最大值的平均值averg_Max；

設定判決用的門限值Decide_TH，該門限值Decide_TH為計算出的平均值averg_Max的N倍，N取4～16之間的自然數；

當存儲空間每送進一個新的最大值Acc_Max，則更新一次門限值Decide_TH；

將存儲空間中的最大值Acc_Max與門限值Decide_TH相比較，當出現某個值大于門限值時，依次搜索該大于門限值的某個值后的最大值，如果依次搜索的最大值都大于門限值，則認為捕獲到最大值，輸出捕獲鎖定指示，并記錄最大值和最大值位置；否則，沒有捕獲到衛星信號，執行步驟9)；

7)捕獲驗證；

通過捕獲驗證模塊將捕獲時刻的快速傅里葉變換FFT模塊輸出的最大值與所計算的平均值進行作比，當兩者的比值大于設定閾值時，則認為此次捕獲是一次正確捕獲；否則，認為捕獲失敗；

8)捕獲判決；

通過捕獲判決模塊將通過捕獲驗證后的最大值位置Max_pos和捕獲鎖定指示進行輸出，并根據最大值位置Max_pos和捕獲鎖定指示計算得到所檢測的多普勒頻偏估計值和碼初始相位Initial_phase，

Initial_phase＝M*Counter_flag

其中，f_s為采樣速率；

將計算得到的多普勒頻偏估計值和碼初始相位Initial_phase送入數字中頻混頻器中進行補償；

9)頻率自適應調整；

初始狀態時，數字中頻混頻器中的數控振蕩器NCO設置的起始頻率f_init等于f_r；

若無法捕獲到衛星信號，則輸入多普勒頻偏不在檢測范圍內的指示給數字中頻混頻器，此時數字中頻混頻器中的數控振蕩器NCO對起始頻率f_init進行自適應調整，以f_init＝f_r±10KHz頻率步進調整數控振蕩器NCO輸出頻率進行重新捕獲，重復步驟6)～步驟8)，直至捕獲到衛星信號為止。