[發明專利]一種GPS衛星信號的快速捕獲算法

在審

• 申請號: 202111237257.5
• 申請日: 2021-10-22
• 公開（公告）號: CN114019545A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 王萌;王曙闊;楊海濤;齊志強;柴俊栓;范中國;王輝;馮曉明;尹勇;趙學偉
• 申請（專利權）人: 中國空空導彈研究院
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37;G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明涉及衛星定位接收機算法技術領域的一種GPS衛星信號的快速捕獲算法，包括以下步驟：首先將接收機捕獲的信號劃分為L個數據塊，且每個數據塊均包含長度為一個偽碼周期的數字中頻信號；然后將L個數據塊的相同位置進行疊加。本發明對接收機捕獲的信號頻率補償后進行分段累加，在保證捕獲精度的前提下，大幅減少運算量，縮短捕獲時間，同時提高捕獲靈敏度。

技術領域

本發明涉及衛星定位接收機算法技術領域，特別是涉及一種GPS衛星信號的快速捕獲算法。

背景技術

全球定位系統(GPS)是一種全天候、全球覆蓋、高精度、自動化的衛星導航定位系統，該系統向有適當接收設備的全球范圍用戶提供精確、連續的三維位置和速度信息。GPS自投入運行以來，已經發展成為一個涵蓋各領域的服務系統。

衛星信號的捕獲算法是衛星定位接收機的關鍵，傳統的捕獲算法通常采用基于FFT的相干積分和非相干積分相結合的方法，例如在使用GPS信號進行定位和導航前首先需要對衛星信號進行捕獲，GPS衛星信號的傳統捕獲算法一般為頻域并行捕獲算法，頻域并行捕獲算法的原理框圖如圖3所示，頻域并行捕獲算法是一種基于FFT的捕獲算法，搜索覆蓋全部搜索頻點和全部偽碼序列，對于正常功率的GPS信號，通常只需要處理lms的導航數據，就能夠完成GPS信號的捕獲，但是對于GPS弱信號而言，通常處理lms的導航數據所獲得的判決量并不可靠，難以實現捕獲，此時就需要通過增加捕獲算法所用的數據長度，采用相關積分和非相關積分相結合的方法，來提高捕獲靈敏度，但同時導致FFT相關運算的計算量將成倍增長，從而造成捕獲速度降低。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種GPS衛星信號的快速捕獲算法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種GPS衛星信號的快速捕獲算法，包括以下步驟：

步驟一：將接收機捕獲的信號劃分為L個數據塊，且每個數據塊均包含長度為一個偽碼周期的數字中頻信號；

步驟二：將L個數據塊的相同位置進行疊加得到一個偽碼周期的長度數據。

優選的，對步驟一中的接收機捕獲的信號進行頻率補償，使得步驟二中疊加后的長度數據能夠取到最大值。

優選的，補償頻率的選擇方法包括以下步驟：

A1：選取頻率為50Hz的搜索步長，對1KHz的頻率范圍進行搜索，得到20個補償頻率Δf_k，補償頻率Δf_k根據產生20個長度為20ms的頻率補償序列P_k(n)；

A2：對每一個頻率補償序列P_k(n)和數據長度進行逐點相乘得到第一新序列，并對第一新序列進行分塊累加運算得到一個第二新序列；

A3：對第二新序列的每一個數據樣點進行平方運算，得到平方序列；

A4：對平方序列做FFT運算，尋找是否出現超過門限值的尖峰，若出現超過門限值的尖峰，則受多普勒影響的實際載波頻率能夠通過尖峰所對應的頻率值除以2再減去對應的頻率補償值求得，若沒有出現超過門限的尖峰，則進行下一個頻率補償序列搜索，直到出現峰值為止；

A5：對出現尖峰的序列通過偽碼捕獲算法進行偽碼相位捕獲，搜索全部偽碼序列，并根據捕獲結果顯示出實際載波頻率。

優選的，A2中數據長度的獲取方法包括以下步驟：

B1：本地產生一個具有補償頻率的連續波信號，該連續波信號與接收機捕獲的信號相乘，得到一個偽碼周期內初始相位一致的載波調制信號；

B2：根據偽碼周期對載波調制信號進行同樣的塊疊加得到一個偽碼周期長度的數據長度。

有益效果在于：