[发明专利]一种高灵敏度卫星导航信号捕获方法及系统

权利要求书

1.一种高灵敏度卫星导航信号捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据当前捕获状态，请求输入对应不同时间长度和起始点的卫星数字中频信号；

(2)对输入的信号进行数字下变频、平均采样和FFT操作，获得零中频、低采样率的卫星频域信号；

(3)进入频率搜索状态，对于输入的第1起始点部分数据段进行频域相关运算、差分相干积分和峰值检测，并通过圆周移位搜索进行频率补偿，检测并记录最大峰值和对应的圆周移位点数n，并调整本地载波频率为考虑多普勒频移的频率；

(4)进入起始点搜索状态，对于除第1起始点外的其他起始点部分数据段进行频域相关运算、差分相干积分和峰值检测，检测并记录所有起始点数据组得到的峰值，最大峰值对应着最佳起始点序号k；

(5)进入正常捕获状态，输入第k起始点的全部数据段进行频域相关运算、差分相干积分和峰值检测，得到的峰值与检测门限比较，如果大于检测门限，说明捕获成功，输出最大峰值及其对应的码相位和载波频率；否则捕获失败。

2.一种高灵敏度卫星导航信号捕获系统，其特征在于，包括：

数字下变频模块，用于对输入的卫星中频信号采样数据进行数字下变频操作，获得零中频的卫星采样数据；

平均采样及块累加模块，与所述的数字下变频模块相连，用于对下变频后的零中频卫星信号进行平均采样和块累加操作，获得低采样率的零中频卫星信号数据；

FFT模块，与所述的平均采样及块累加模块相连，对卫星信号执行快速傅里叶变换，进行码相位频域相关搜索；

圆周移位模块，与所述的FFT模块相连，对卫星信号的FFT输出结果进行多普勒圆周移位，实现对多普勒频移的搜索；

复数乘法器模块，与所述的圆周移位模块相连，用于对卫星信号进行相乘解扩；

本地PRN码FFT共轭存储器，与所述的复数乘法器模块相连，用于存储本地PRN码FFT后取共轭的结果；

IFFT模块，与所述的复数乘法器模块相连，用于对复乘结果执行逆向快速傅里叶变换，得到不同码相位的相关结果；

差分相干积分模块，与所述的IFFT模块相连，用于对不同码相位的相关结果进行差分相关能量累加；

峰值检测模块，与所述的差分相干积分模块相连，用于对累加的相关能量峰值进行检测，实现卫星信号捕获及多普勒频移和码相位的输出；

时序控制模块，与所述的数字下变频模块、平均采样及块累加模块、FFT模块、圆周移位模块、本地PRN码FFT共轭存储器、复数乘法器模块、IFFT模块、差分相干积分模块和峰值检测模块相连，时序控制模块是基于捕获流程利用状态机实现，在不同的状态输出不同模块的控制参数，实现对整个系统的工作流程以及各个模块的工作状态控制。

3.根据权利要求2所述的一种高灵敏度卫星导航信号捕获系统，其特征在于，所述数字下变频模块包括：直接数字频率合成器，与圆周移位模块相连，用于根据频率控制产生一定频率的正弦和余弦载波信号作为本地载波；数字混频器，与所述直接数字频率合成器相连，用于实现本地产生的中频载波和输入的卫星中频采样数据混频。

4.根据权利要求3所述的一种高灵敏度卫星导航信号捕获系统，其特征在于，所述数字混频器按照同相分量和正交分量分为I混频器和Q混频器，I混频器和Q混频器分别与外部输入的卫星中频采样数据混频。

5.根据权利要求2所述的一种高灵敏度卫星导航信号捕获系统，其特征在于，所述平均采样及块累加模块包括：

数据累加器，与所述的数字混频器相连，用于对输入数据的累加；

2^N地址产生器，与所述的数据累加器相连，产生2^N个地址，供采样数据存储器使用；

采样数据存储器，与所述的数据累加器、2^N地址产生器和FFT模块相连，用于存储平均采样及块累加后的卫星数据；

数据输出开关，与所述的数据累加器和采样数据存储器相连，用于在进行块累加操作时，控制将采样数据存储器读出的上一个周期累加的数据输出到数据累加器中与当前的零中频信号数据进行累加。