[發明專利]一種GPS L1復用信號偽碼提取設備及方法

有效

• 申請號: 202011020614.8
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112198536B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 羅顯志;鐘志峰;朱思浩;楊志洛
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: G01S19/30
• 分類號: G01S19/30;G01S19/25;G01S19/13;G01R23/167
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

1.一種GPS L1復用信號偽碼提取設備，其特征在于，包括一高增益天線、一預處理與信號采集設備和一偽碼提取處理設備；所述高增益天線包括一拋物面天線、一天線饋源和一天線伺服跟蹤設備；所述預處理與信號采集設備包括一低噪聲放大器、一下變頻器和一中頻信號采集存儲設備；所述偽碼提取處理設備用于實現軟件數字下變頻模塊、FFT計算模塊、GPS L1 C/A信號分量偽碼提取軟件模塊、GPS L1 P(Y)信號分量偽碼提取模塊和GPS L1M信號分量偽碼提取模塊；

所述軟件數字下變頻模塊將所述中頻信號采集存儲設備采集并存儲的70MHz中頻導航信號下變頻到零中頻；

所述FFT計算模塊對所述軟件數字下變頻模塊輸出的零中頻信號進行FFT計算，得到GPS L1信號頻域數據序列，并將該數據序列輸出給GPS L1 C/A信號分量偽碼提取軟件模塊、GPS L1 P(Y)信號分量偽碼提取模塊和GPS L1 M信號分量偽碼提取模塊；

所述的GPS L1 C/A信號分量偽碼提取模塊接收所述FFT計算模塊輸出的GPS L1信號頻域數據序列，并從所述GPS L1信號頻域數據序列中提取以0為中心頻率的2MHz帶寬頻域數據序列，然后對該數據序列進行IFFT計算，最后通過BPSK(1)解調恢復GPS L1 C/A信號分量的偽碼；

所述的GPS L1 M信號分量偽碼提取模塊接收所述FFT計算模塊輸出的GPS L1信號頻域數據序列，并從所述GPS L1信號頻域數據序列中提取6MHz～15MHz和-15MHz～-6MHz范圍內的頻譜數據序列，然后將這兩個頻段的頻譜數據序列搬移到中心頻率為0的位置，再對該數據進行IFFT計算，最后通過BPSK(5)解調恢復GPS L1 M信號偽碼；

所述的GPS L1 P(Y)信號分量偽碼提取模塊接收所述FFT計算模塊輸出的GPS L1信號頻域數據，并從所述GPS L1信號頻域數據中提取以0為中心頻率的12MHz帶寬頻域數據序列，然后對該數據序列進行IFFT計算將信號恢復到時域，并在時域內減去內插后的GPS L1C/A信號分量，最后通過BPSK(10)解調恢復GPS L1 P(Y)信號分量的偽碼。

2.根據權利要求1所述的一種GPS L1復用信號偽碼提取設備，其特征在于，所述軟件數字下變頻模塊輸出的零中頻數據的采樣率為60MSPS。

3.根據權利要求1所述的一種GPS L1復用信號偽碼提取設備，其特征在于，所述內插后的GPS L1 C/A信號分量是指對所述GPS L1 C/A碼提取軟件模塊提取的GPS L1 C/A偽碼進行內插后的信號，內插倍數為60000/1023。

4.一種GPS L1復用信號偽碼提取方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）使用高增益天線跟蹤導航衛星，并接收衛星發射的導航信號，通過預處理與信號采集設備對高增益天線輸出信號進行濾波、放大、下變頻，在將信號變頻到70MHz中頻后進行中頻導航信號的采集和存儲，信號采樣率為60MSPS；

（2）使用數字下變頻模塊將數字化后的70MHz中頻信號下變頻為零中頻信號；

（3）使用FFT模塊對數字下變頻模塊輸出的零中頻信號進行FFT計算，將信號變換到頻域；變換到頻域的信號分三路分別提供給9MHz濾波模塊、2MHz濾波模塊和12MHz濾波模塊；

（4）2MHz濾波模塊接收FFT模塊輸出的頻域數據，從中提取中心頻率為0MHz，帶寬為2MHz的頻譜數據；使用IFFT計算模塊將此數據再變換到時域，得到時域 C/A信號，輸出給BPSK(1)解調模塊；BPSK(1)解調模塊解調出C/A信號分量的偽碼；

（5）BPSK(1)解調模塊在輸出C/A信號分量偽碼的同時，還通過多普勒模塊輸出信號多普勒；

（6）12MHz濾波模塊接收FFT模塊輸出的頻域數據，從中提取中心頻率為0MHz，帶寬為12MHz的頻譜數據；使用IFFT計算模塊將此數據再變換到時域，得到時域C/A信號和P(Y)信號的合路信號；內插模塊根據C/A信號分量偽碼采用內插算法輸出C/A碼內插信號；時域減法模塊從IFFT計算模塊輸出的合路信號中減去C/A信號，從而實現合路信號中C/A信號的剝離；BPSK(10)解調模塊接收時域減法模塊輸出的時域信號，解調出P(Y)信號分量的偽碼；

（7）9MHz濾波模塊接收FFT模塊輸出的頻域數據，從中提取6MHz～15MHz和-15MHz～-6MHz范圍內的頻譜序列，頻譜搬移模塊將這兩段頻譜都搬移到頻率為0的位置，即將6MHz～15MHz范圍內頻譜左移10.23MHz，-15MHz～-6MHz范圍內的頻譜右移10.23MHz，形成BPSK(5)信號頻譜；IFFT計算模塊將此數據再變換到時域，得到時域BPSK(5)信號；BPSK(5)解調模塊解調出M信號分量的偽碼。