[发明专利]一种微弱GNSS信号的差分相干累积捕获方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微弱GNSS信号的捕获方法。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)是全球性的位置与时间测定系统，它包括卫星星座、地面监控系统及用户终端设备，可为地球表面、近地表和地球外空任意地点的用户提供全天候、实时、高精度的三维位置、速度以及精密的时间信息。美国的GPS系统、欧洲的Galileo系统、俄罗斯的GLONASS系统都属于GNSS的一种，以美国的GPS信号为例：在视野开阔的条件下，GPS信号功率大约为-130dBm左右。这时接收机接收到的信号功率可以保证其正常工作。但在室内、高山、森林、城市等复杂环境下，GPS信号功率降为-150dBm，此时就将影响用户的定位。

在弱信号环境下，为了可靠的捕获C/A码，提高接收机的灵敏度，需要处理尽可能长的累积数据，对接收到的信号进行相干累积可以带来很大的增益；但相干累积时间的长度受导航数据跳变的影响，导航数据每20ms可能出现一次相位跳变，一般来说，相干累积的长度最大为20ms；另一方面，累积时间的增长会导致多普勒搜索频率步长的减小，从而导致计算量的大幅增长。非相干累积方法，虽然可以消除导航数据位跳变的影响，但其在进行平方操作时，噪声增长很大，并且带来了平方损耗。

当GPS信号的信噪比(SNR)较高时，如在室外空旷环境中，1ms的相关运算就足以捕获到信号；但是在低信噪比的情况下，就需要对多个周期的相关结果进行累积以检测到相关峰值。累积方法能有效的抑制噪声，提高捕获概率，改善接收机的灵敏度。为了延长相干累积时间，同时减小导航数据位跳变的影响，目前常采用两种方法：半比特交替算法和全比特法。

半比特交替算法：取接收数据长度为20N(N＝1，2，3，...)ms。对接收到的数据进行长度为10ms的分块，如图1所示，在每个分组内进行相干累积，相干累积结果记为：Y_m(m＝1，2，3，...)。然后把奇数块1，3，5，。。。的相干累积，偶数块2，4，6，。。。的相干累积结果分别进行非相干相加。上述过程表示为：

YA=Y12+Y32+Y52+...+Y2N-12]]>

YB=Y22+Y42+Y62+...+Y2N2]]>

这样可以保证其中至少有一组不会受导航数据跳变的影响。取Y＝max(Y_A，Y_B)做判决量与门限相比较实现捕获。