[發明專利]一種周期脈沖增強導航信號的高精度頻率捕獲方法

有效

• 申請號: 201711485097.X
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108318900B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 徐穎;梁丹丹;葛建;袁超;史雨薇;羅瑞丹;劉文學;田向偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01S19/30
• 分類號: G01S19/30
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗;仇蕾安

本發明公開了一種周期脈沖增強導航信號的高精度頻率捕獲方法。使用本發明能夠提高增強導航信號頻率的捕獲精度，同時降低了數字信號處理的運算量及復雜度，還能有效地提升捕獲系統的靈敏度，縮短了捕獲時長。本發明首先針對單脈沖進行短時偽碼捕獲，并利用DFT頻譜中的兩條譜線對載波頻率進行粗估計，然后基于捕獲的偽碼位置以及載波頻率的粗估計值，利用長時積分累加DFT對載波頻率進行細捕獲，捕獲精度高，且算法復雜度低，捕獲速度快。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，涉及地基偽衛星或地基增強系統時分信號體制的同步接收技術，具體涉及一種周期脈沖增強導航信號的高精度頻率捕獲方法。

背景技術

地基增強系統及偽衛星導航定位系統在輔助GNSS信號定位方面發揮了重要的作用，甚至也能在山谷、礦井、地下停車場等復雜環境下獨立提供全天候高精度的導航定位服務，因此地基增強導航信號的研究具有良好的發展前景。遠近效應是制約增強導航信號發展的一個重要因素，由于時分的信號體制具有明顯抗遠近效應的優勢，因此，時分的增強導航信號體制得到了廣泛的應用。

時分的增強導航信號不再像一般導航信號連續發送，而是以一定占空比的脈沖模式發送，一方面這種時分體制可以降低地基增強信號對GNSS信號的干擾，一方面可以降低不同偽衛星地基增強信號之間的互相關干擾。但是時分的信號體制決定了信號無法進行長時檢測，因此信號的偽碼相位及頻率等參數估計難度增大，給信號的捕獲帶來了困難。

在進行信號捕獲時，捕獲的頻率分辨率受相干積分時間長短的影響，捕獲的頻率搜索范圍受信號采樣速率的影響。傳統的導航信號捕獲依靠加長信號積分時間來獲得一些信噪比增益從而提高頻率捕獲精度，然而對于時分的增強導航信號這種非恒包絡片段信號來說，由于偽碼初始相位未知、信號脈沖發射周期長，靠多個片段信號長時積分累加來搜索頻率，不僅運算量大導致算法復雜度增加，而且頻率搜索范圍小，不能夠實現快速捕獲。若為了降低運算量采用短時間積分來估計頻率，由于信號截斷和柵欄效應的存在，頻率估計精度低，不能滿足后續跟蹤環路入鎖的頻率捕獲精度要求。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種周期脈沖增強導航信號的高精度頻率捕獲方法，采用短時DFT頻率粗估計加長時積分累加DFT細捕獲的聯合頻率捕獲方法，能夠提高增強導航信號頻率的捕獲精度，同時降低了數字信號處理的運算量及復雜度，還能有效地提升捕獲系統的靈敏度，縮短了捕獲時長。

本發明的周期脈沖增強導航信號的高精度頻率捕獲方法，包括如下步驟：

步驟1，脈沖增強導航信號偽碼捕獲：

連續截取T_slot長的接收信號分別與本地偽碼進行分段匹配濾波，偽碼相位搜索時長為T+T_slot，其中T為脈沖增強導航信號的發射周期，T_slot為信號脈沖寬度；對每一次偽碼搜索相位下的分段匹配濾波結果都進行DFT運算；根據最大DFT值所對應的偽碼搜索相位確定脈沖增強導航信號單脈沖信號偽碼初始相位的位置；

步驟2，脈沖增強導航信號載波頻率粗估計：

根據步驟1最大DFT值所對應的頻譜，尋找該頻譜中的最大值，即A譜線，以及A譜線左右相鄰兩條譜線中的較大譜線，記為B譜線；若B譜線位于A譜線左側，則信號的載波粗估頻率為：若B譜線位于A譜線右側，則為：其中，max_index為A譜線在頻譜中的位置坐標，Δf＝1/T_slot，a為A譜線的值，b為B譜線的值；

步驟3，脈沖增強導航信號載波頻率細捕獲：