[发明专利]高灵敏度导航卫星接收机中的信号快速捕获方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高灵敏度导航卫星接收机中的信号快速捕获方法及装置。

背景技术

全球导航卫星系统除较为成熟的美国GPS与俄罗斯的GLONASS外，还包括正在发展中的欧洲伽利略系统与我国北斗系统，它是一种无线电定位系统，通过估计无线电波从导航卫星到接收机的传播延时，得到接收机到卫星的直线距离，这是一种利用到达时间(TOA)的测距方式；通过卫星星座的空间计算，可以得到卫星的位置；在已知接收机到多颗卫星的距离以及相应卫星的基础上可以得到接收机的位置。所以接收机的主要目的是估计信号的传播延时，并通过导航电文获取卫星的坐标，进行无线电测距。而接收机想要完成这些任务，首先需要进行的是与卫星信号的粗略同步，即捕获。导航卫星信号捕获是对接收信号载波频率和伪码相位的一个二维搜索过程，当本地参考序列与卫星信号达到粗同步时并且频率也近似相等时，会产生相关峰值，可以此来判定是否完成了捕获。

当位于室外空旷环境时，导航卫星信号的信噪比很高(功率谱密度一般在45dB/Hz以上)，在这种情况，一个扩频码周期的数据的相关结果就能实现捕获。但在室内、森林、城市等复杂环境下，导航卫星信号会受到10-30dB左右的衰减，信号功率将远远低于一般的导航卫星接收机的接收灵敏度。在这些环境下，仅仅一个扩频码周期的数据已经不能实现捕获，必须进行积分从而提升信噪比。目前常用的相干积分、非相干积分以及相干-非相干积分方式都不能很好的解决这个问题，导致在复杂环境下导航卫星接收机不能捕获导航卫星信号，从而无法进行后续的跟踪、解算定位，这极大的限制了全球导航卫星系统的应用范围。因此，高灵敏度导航卫星接收机中的捕获成为了当前研究的热点，国内外很多研究机构都在进行这方面的研究。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提供了一种高灵敏度导航卫星接收机中的信号快速捕获方法及装置。

高灵敏度导航卫星接收机中的信号快速捕获方法包括如下步骤：

1)数字下变频器输出的同相和正交两路基带卫星信号与本地扩频码产生器产生的参考扩频码在匹配滤波器中进行相关运算，将当前相关运算结果与存储器中存储的一个扩频码周期前的相关运算结果同时输出，并用当前相关运算结果将存储器中存储的一个扩频码周期前的相关运算结果覆盖；

2)对匹配滤波器输出的当前运算结果和一个扩频码周期前的相关运算结果做差分相干积分，当相干积分次数达到控制器设定的次数时，将积分结果取模后输出；

3)检测器对差分相干积分器在一个扩频码周期内的输出结果进行综合分析，根据控制器设定的检测门限判断当前频点的信号状态，信号存在或者信号不存在。

所述的数字下变频器输出的同相和正交两路基带卫星信号与本地扩频码产生器产生的参考扩频码在匹配滤波器中进行相关运算，将当前相关运算结果与存储器中存储的一个扩频码周期前的相关运算结果同时输出，并用当前相关运算结果将存储器中存储的一个扩频码周期前的相关运算结果覆盖步骤包括：

1)匹配滤波器内置存储器，存储在一个扩频码周期T内的同相和正交两路基带信号，两个信号各有M个值，存储器中采用从地址1到地址M的顺序存储方式，当存储器存满后，下一个接收的信号继续从地址1开始存储，如此循环；

2)本地扩频码产生器产生的参考扩频码作为匹配滤波器的抽头系数，抽头系数的长度为匹配滤波器的点数M，当接收到新的扩频码时，将第1至M-1位置的抽头系数用2至M位置的抽头系数覆盖，位置M位置的抽头系数用最新产生的扩频码覆盖，抽头系数的值为-1或+1；

3)每当接收到新的基带卫星信号和扩频码后，将存储器中的数据与抽头系数做相关运算，即存储器中的数据与对应位置的抽头系数做乘累积，在一个扩频码周期内有M个相关运算结果；

4)匹配滤波器内置存储器，存储一个扩频码周期T内的相关运算结果，M个复信号，存储器中采用从地址1到地址M的顺序存储方式，当存储器存满后，下一个相关运算结果继续从地址1开始存储，如此循环，存储器对某地址进行写入操作前，先将存储器该地址中的数据读出，之后再写入。

所述的对匹配滤波器输出的当前运算结果和一个扩频码周期前的相关运算结果做差分相干积分，当相干积分次数达到控制器设定的次数时，将积分结果取模后输出步骤包括：

1)对输入的两个复信号做复数的共轭乘法即差分运算，两个复信号中取共轭的是一个扩频码周期前的匹配滤波器的相关运算结果，共轭乘法即差分运算的结果为一个复信号；

2)一个扩频码周期T内有M个共轭乘法即差分运算的结果，差分相干积分器内置积分存储器，负责存储这M个计算结果；