[發明專利]基于轉發式衛星導航試驗系統的衛星信號捕獲裝置及方法

在審

• 申請號: 202010580580.1
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111708057A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 張柯;王沛;陳校非;王雪;盧曉春
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24;G01S19/29;G01S19/30;G01S19/37
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強宏超

本發明公開一種基于轉發式衛星導航試驗系統的衛星信號捕獲裝置及方法，捕獲裝置包括匹配濾波器模塊、補零復數FFT運算模塊、取模值運算模塊和捕獲檢測與控制模塊；C波段全向天線接收衛星下行信號，射頻模塊對信號進行處理得到數字中頻信號，經匹配濾波器模塊匹配濾波，對應碼相位的相關累加結果進行PMF?FFT計算；對FFT計算的結果取模并與設定好的門限值進行比較，確定跟蹤衛星信號的載波與碼偏移，針對轉發式衛星導航試驗系統C1頻點信號，提供了一種基于PMF?FFT的快速捕獲裝置和方法，可以有效地提高捕獲效率。

技術領域

本發明是一種基于轉發式衛星導航試驗系統的衛星信號捕獲裝置及方法，用于轉發式衛星導航信號接收終端的信號處理等領域。

背景技術

轉發式衛星導航試驗系統是最早由中國科院國家天文臺和中國科學院國家授時中心提出，現在由中國科學院國家授時中心主要負責運維的我國自主獨立設計建設的衛星導航試驗系統。同時，轉發式衛星導航試驗系統是中國第二代衛星導航系統重大專項實施方案確定建設試驗系統，是一個星地綜合的衛星導航試驗系統，為北斗系統提供外場星地綜合試驗環境。轉發式衛星導航系統的C1頻點信號碼長為10230個碼片，碼速率為10.23Mcps.是傳統GPS L1頻點信號CA碼長與碼速率的10倍，如果對C1頻點信號的捕獲繼續使用傳統的線性搜索、并行頻率搜索、并行碼相位搜索方法，將會消耗較多的計算資源與計算時間。會延長首次定位時間與重補獲時間，影響接收終端的捕獲性能。

因此，有必要針對轉發式衛星導航試驗系統C1頻點信號提出一種快速捕獲裝置與方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于轉發式衛星導航試驗系統的衛星信號捕獲裝置及方法，有效提高導航試驗系統C1頻點信號捕獲效率。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種基于轉發式衛星導航試驗系統的衛星信號捕獲裝置，包括匹配濾波器模塊、補零復數FFT運算模塊、取模值運算模塊和捕獲檢測與控制模塊；

所述匹配濾波器模塊用于將射頻輸入的數字中頻信號進行處理，得到M點復數相關結果；

所述補零復數FFT運算模塊與匹配濾波器模塊相連，用于將匹配濾波器處理的M點復數相關結果做補零FFT運算；

取模值運算模塊與補零FFT運算模塊相連，將補零FFT運算得到的S個復數值分別取模值，即運算；

捕獲檢測與控制模塊與取模值運算模塊相連，得到S個模值中的最大值，并與門限值進行比較判斷得到搜索結果，輸出對衛星信號的捕獲結果。

進一步，所述的匹配濾波器模塊包括信號延遲寄存器、乘法器、本地載波NCO、本地碼NCO和匹配相關器。

一種基于轉發式衛星導航試驗系統的衛星信號捕獲方法，包括以下步驟：

步驟1：C波段全向天線接收衛星下行信號，射頻模塊對信號進行下變頻、濾波放大、AD轉換得到數字中頻信號；

步驟2：數字中頻信號進入匹配濾波器模塊進行匹配濾波，并將得到對應碼相位的相關累加結果送入補零復數FFT運算模塊，即進行PMF-FFT計算；

步驟3：對FFT計算的結果取模，選擇最大值并與設定好的門限值進行比較，確定跟蹤衛星信號的載波與碼偏移。

進一步，所述步驟2中的匹配濾波計算過程如下：

1)平衡調制，得到復數形式的信號；

2)信號延遲，復信號送入號延遲寄存器以采樣周期Ts為間隔進行延遲；

3)匹配相關，將延遲寄存器鎖存的復信號與本地產生的偽碼進行匹配相關得到KN個相關結果，其中，N為一個擴頻碼周期，K＝Tc/Ts為數據采用因子，Tc為碼元周期；