[发明专利]一种基于频率可调的GPS接收机信号捕获反馈回路及捕获方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星导航定位技术领域，具体涉及一种根据信噪比结果协调控制输入信号频率的GPS接收机信号捕获反馈回路，还涉及该反馈回路使用的信号捕获方法。

背景技术

GPS接收机的基本组成方法包括：天线部分、射频前端部分、基带处理部分和导航解算部分。天线部分实现微弱的GPS信号的接收；射频前端部分实现信号的功率放大、噪声滤除、频率转换，以及模数转换；基带处理部分实现信号的捕获、跟踪，以及位同步等；导航解算部分根据得到的码相位，多普勒频移，导航电文等信息计算定位结果。其中，输入捕获模块的数据频率会直接影响到信号的载噪比，不同数据频率的信号将会影响基带处理部分的运算量和灵敏度。采用低的数据频率，捕获速度得到提高，信号的载噪比却下降，更加符合高动态环境下的定位要求；而采用高的数据频率，得到的信号载噪比较高，捕获的速度却受到限制，该情况更加符合弱信号环境下对GPS接收机平台的要求。

GPS接收机的工作环境通常是不断变化的，传统的硬件接收机和目前的软件接收机均无法实时的根据捕获信号的质量来调整输入捕获的数据的频率，因此在GPS软件接收机的基础上增加一个根据捕获结果和载噪比估计值协调控制输入数据频率的反馈回路，就可以同时兼顾捕获时间和捕获灵敏之间的关系，进而达到GPS接收机根据工作环境的不同实时调整输入数据频率和信号质量的策略。然而目前的GPS接收机仅有射频前端到基带处理的正向通路，难以进行输入数据频率的协调控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低捕获流程耗费资源，减轻系统运算负担的基于频率可调的GPS接收机信号捕获反馈回路，本发明的目的还在于提供一种该反馈回路使用的信号捕获方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的一种基于频率可调的GPS接收机信号捕获反馈回路，包括信号捕获装置（3），捕获结果、载噪比估计装置（5），协调控制装置（6）和输入数据预处理装置（7），其特征是：输入数据预处理装置将信号进行输入捕获预处理后传送给信号捕获装置进行捕获，捕获结果、载噪比估计装置计算信号的载噪比，输入数据预处理装置根据捕获结果、载噪比估计装置计算的结果调整信号频率并重新传递给输入数据预处理装置进行输入捕获预处理。

本发明的一种基于频率可调的GPS接收机信号捕获方法包括如下步骤：

（1）将接收的GPS信号进行频率转换和模数转换，获得中频数字信号；

（2）对中频数字信号进行输入捕获预处理；

（3）捕获中频数字信号；

（4）根据捕获结果计算信号的载噪比：

C/N₀=SNR-10lg(T_coh)=A²/(2σ²)-10lg(T_coh)

其中，C/N₀为信号载噪比估计，SNR为信号信噪比估计，T_coh为相干积分时间，A为有用信号的幅度，σ为标准差常数，使噪声信号满足（0，σ²）的高斯分布；

（6）对信号载噪比和接收机处理能力进行比较，如果信号载噪比低于接收机的处理能力，则增加相干积分时间，达到积分时长仍无法捕获信号，结束整个流程；如果信号载噪比高于接收机的处理能力，则将原始信号序列的数据a₁，a₂，a₃，a₄，......，a_n，进行1/T下采样，T为整数，结果为：

b₁=(a₁+a₂+…+a_T)/T；

b₂=(a_T+1+a_T+2+…+a_2T)/T；

…；

b_n/T=(a_(n-1)T+1+a_(n-1)T+2+…+a_nT)/T；

并将该结果作为中频数字信号返回步骤（3）重新进行捕获。

所述捕获中频数字信号的步骤如下：

（1）将中频数字信号和本地的数字控制振荡器相乘，分别得到同向信号和正交信号；

（2）分别对同向信号和正交信号作快速傅里叶变换；

（3）对本地C/A码作复共轭；

（4）将步骤（2）的结果和步骤（3）的结果作复数相乘；