[发明专利]一种基于DFT优化的捕获方法

说明书

技术领域

本发明属于通信和导航领域，尤其涉及用于卫星导航的捕获方法。

背景技术

全球定位系统(GPS，Global Position System)是新一代的精密卫星定位系统。GPS接收机对所接收信号的处理通常包括信号的捕获、信号载波和码锁定、导航电文和伪距的提取与计算以及定位值的解算。GPS系统采用的是扩频通信技术，在扩频接收机解扩解调前必须使接收机本地恢复的扩频码与载波与接收信号同步，只有在码相位与载波频率误差在一定范围内时，解调器才能正常工作。由于存在频率源的漂移、电波传输的时延、多普勒频移、多径效应等因素的影响，码相位以及载波的同步会具有一定的不确定性，因此接收机必须首先对信号进行捕获，将码相位与载波频率估计误差降低到一定范围内才能提供给跟踪环路，进行信号跟踪。导航卫星信号的捕获是GPS接收机信号处理的第一步和关键。

目前接收机中，特别在军码接收机和多模接收机中，资源、体积和功耗是约束接收机发展的一大难题。针对这一问题，国内外许多机构和单位进行了大量研究。卫星信号的捕获大多数是基于时域上与频域上实现，传统的方法是在时域上利用串行搜索的办法对扩频码进行捕获。在文献“Van Nee，Coenen，Davenport.New Fast GPS Code-Acquisition Technique Using FFT，Electronic Letters，1991，vol.27，NO.2：158-160”首先提出使用FFT实现扩频码的快速捕获方法；在文献“C.Yang.Fast code acquisition with FFT and its sampling schemes，Proc.Institute of Navigation ION-GPS 96，Kansas City，MO，September 1996，1729-173”对FFT的多种抽样方案进行了比较和分析；在文献“Extended Replica Folding for Direct Acquisition of GPS P-Code and Its Performance Analysis，Proceedings of ION GPS 2000.Salt Lake City，Ut：The Institute of Navigation，2000.2070-2078”提出了XFAST实现P(Y)码的快速捕获方案，又在文献“Sequential Block Search for Direct Acquisition of Long Codes under Large Uncertainty，Proceedings of the 2001 National Technical Meeting.Long Beach，CA：ION，Jan.2001.408-414”提出了序列块搜索算法，并对利用FFT实现短周期码，长周期码以及无周期码的捕获方法进行分类和归纳。国内对长码直捕的方法的分析也很多，并且很多在实现上给出了相应的研究成果，如大规模并行相关器实现的串并结合的滑动相关器法，扩展复制重叠均值法，以及PMF-FFT的方法等。

由于卫星和接收机之间存在的相对运动，在接收机使用过程中必然会引入多普勒频移。而多普勒频移将导致扩频增益发生衰减，影响捕获工作，因此在捕获过程中必须进行相应的补偿处理，去除多普勒频移所产生的影响。为了实现低功耗、低资源和小型化的接收机，特别在未来的多模接收机中，许多学者提出了众多的优化方法，但是效率、资源、功耗等的优化问题依然是捕获的研究重点。

发明内容

本发明是为了解决现有的卫星导航捕获方法中的效率、资源和功耗较大的问题，提出了一种基于DFT优化的捕获方法。

本发明的技术方案是：一种基于DFT优化的捕获方法，包括如下步骤：

S1，把接收到的卫星信号N点数据和本地的伪随机码的N点数据进行相关运算；

S2，对步骤S1中每次相关运算的结果作N点DFT，其中x(n)为相关运算的结果，X(k)为计算DFT后的频域结果，具体过程如下：把频域复平面上N个等分点缩小为M等分，设N＝M*m，M等分后，把M等分上的值代替原来N等分值即N等分值在区间或上的值都用M等分上的值代替，然后按照DFT计算方法计算N点DFT，得到DFT频域结果；

S4，将DFT频域结果和预设的门限值比较，如果超过门限值，得到信号的多普勒频移值，如果没有超过门限值，则码相位移动一个数据，继续步骤S1，如果所有的相位搜索完毕后仍然没有结果，则更换中频或码序列，继续搜索。