[发明专利]一种GPS接收机的信号捕获方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种GPS接收机的信号捕获方法，属于卫星导航中信号捕获技术领域。

背景技术

随着信息技术的发展，在二十世纪70年代出现了卫星导航系统GPS(globel positionsystem)，能够廉价便捷的为全世界任何地方、任何时候，提供高精度和连续的位置、速度、航向、姿态和时间等信息。卫星导航将改变空中、海上和陆上交通管制与调度系统的体制，为交通运输的发展提供更大的空间，有利于世界海、陆、空运输的经济性与安全性，如用于加勒比海护航舰队的GPS卫星导航系统、用于客机的GPS导航系统、未来的大飞机将采用北斗卫星导航系统。因此卫星导航对于国家乃至世界经济的发展、国际间的交流与合作有重大意义，有利于推动全球经济一体化的发展。

随着全球卫星导航定位系统在国民经济和国防建设的影响和作用日益增大，特别是其具有的重大战略意义，已引起我国的高度重视，并相继开展了有关研究，建立起深层次的卫星导航定位研发基地。

GPS卫星导航的主要设备是GPS接收机，GPS接收机涉及到的关键技术主要有信号的捕获、高动态信号的跟踪、高精度定位解算等。其中，信号捕获是GPS接收机的重要组成部分，是信号跟踪和解调导航数据位的前提。现有的信号捕获技术有码相位串行捕获、多普勒频移串行捕获，这些算法运算量大，费时长，不利于信号的快速捕获、定位等。James Bao-yenTsui.Fundamentals of Global Positioning System Receivers：a software approach[M].New York：John Wiley&Sons Inc.，2000.公开了一种基于FFT(Fast FourierTransformation)的码相位并行捕获算法，其算法实现原理如图1所示，基于FFT的码相位并行捕获算法运算相对较快，但是由于在具体实施过程中，通常的算法需要大量的傅里叶变换计算，也比较费时。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种GPS接收机的信号捕获方法，达到了捕获时间短、捕获结果精确的效果。

本发明的一种GPS接收机的信号捕获方法，包括以下几个步骤：

步骤一：设定多普勒频移的搜索次序；

根据卫星及载体的运动情况，设定多普勒频移的搜索次序，搜索次序中包括n个多普勒频移，搜索步长为q，单位为kHz；

步骤二：GPS接收机接收中频数字信号，对信号进行粗捕获，得到粗多普勒频移和C/A码相位；

具体包括以下几个步骤：

(1)根据设定的多普勒频移搜索次序，本地载波振荡器与C/A码发生器产生当前多普勒频移下的中频信号，中频信号与接收到的中频数字信号进行相关运算，得到第一个多普勒频移处各个C/A码相位的相关值，相关值中最大值为峰值P₀，峰值P₀对应的C/A码相位为N₀；

(2)获取第i个多普勒频移处的各个码相位的相关值，得到峰值P_i和峰值P_i对应的C/A码相位N_i；其中，i＝2、3…n；

(3)如果P_i/P₀≥S，则停止进行第i+1个至第n个多普勒频移的搜索，捕获到与C/A码发生器产生的C/A码对应的卫星信号，得到粗多普勒频移f_dop在第i个多普勒频移处，对应的C/A码相位是N_i，转到步骤三，其中S为门限设置，根据信号信噪比确定，f_dop单位为kHz；否则转到步骤(4)；

(4)如果S＞P_i/P₀≥1，返回步骤(2)，计算i+1个多普勒频移处的峰值和峰值对应的C/A码相位；否则转到步骤(5)；

(5)如果P_i/P₀＜1，则另P₀＝P_i，返回步骤(2)，计算i+1个多普勒频移处的峰值和峰值对应的C/A码相位；

(6)当所有多普勒频移搜索完毕，没有得到满足P_i/P₀≥S的P_i值，则表明信号中没有与C/A码发生器产生的C/A码对应的卫星信号，C/A码发生器产生的下一颗卫星的C/A码序列，返回步骤(1)，继续搜索卫星信号；

步骤三：对粗捕获后的信号进行精细捕获，得到精细多普勒频移；