[发明专利]基于部分匹配滤波FFT算法的长码捕获系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及卫星导航技术领域中的一种基于部分匹配滤波快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation FFT)算法的长码捕获系统及方法。本发明可用于实现微弱信号环境中卫星导航信号的长码捕获，提高对微弱信号环境中卫星导航信号的长码捕获性能。

背景技术

随着导航定位系统的日益完善，导航定位系统的应用范围也越来越广，但在一些特殊的环境，如室内、海底、隧道、高楼建筑密集的城市、树木遮挡的森林等，微弱信号环境中卫星导航信号的长码正确捕获面临很大的难题。在此背景下，如何提高微弱信号环境中卫星导航信号的长码捕获性能成为一个越来越重要的问题。

卫星导航信号的长码捕获问题实际上就是获取所有可见卫星导航信号的载波频率和码相位的粗略估计值。在微弱信号环境中捕获卫星导航信号的长码，加长卫星导航信号的长码与本地伪码的相干积分和非相干积分时间是两个关键部分，但是在高动态、低信噪比环境下，需要捕获的卫星导航信号的多普勒频移大、信噪比低，相干积分时间受到导航电文比特宽度和变化的影响，使得获得的相干积分增益有限。因此，提高相干积分时间和非相干累积增益，改善长码捕获的方法是提高微弱信号环境中卫星导航信号的长码捕获性能的主要解决办法。

北京北斗星通导航技术股份有限公司申请的专利“一种民码捕获方法及装置”(专利申请号201310728686.1，公开号CN103698783A)提出了一种部分匹配滤波FFT算法民码捕获方法及装置。该专利申请的方法主要是将基带信号与本地伪码分段后进行部分匹配滤波处理，完成码相位搜索，然后对部分匹配滤波的处理结果进行快速傅里叶变换FFT变换，完成频率搜索，最后对快速傅里叶变换FFT的处理结果进行非相干累加，从而实现最终的捕获，该专利申请公开的方法存在的不足是，多普勒频移较大的情况下，部分匹配滤波FFT算法存在较大的相关损失，信噪比低的情况下，部分匹配滤波FFT算法捕获性能较差，而且运算量大。该专利申请的装置主要包括第一滤波抽取模块、第二滤波抽取模块、部分匹配滤波组、快速傅里叶变换FFT处理模块、非相干累积模块及分析比较模块，这些模块仅限于对部分匹配滤波组的数据直接快速傅里叶变换，需要大量的快速傅理叶变换FFT硬件资源，该专利申请公开的装置存在的不足是，基带信号与本地伪码部分匹配滤波后直接对数据进行快速傅里叶变换FFT，因而硬件资源的开销大。

中国科学院嘉兴微电子与系统工程中心申请的专利“一种高灵敏度北斗卫星导航信号捕获方法和装置”(专利申请号201310637016.9，公开号CN103616702A)提出了一种多相位相干积分的导航信号捕获方法和装置。该专利申请的方法主要是把导航信号与本地载波信号分为I路和Q路信号，然后进行单周期积分，多个单周期的积分结果存在多种相位组合，多种相位组合分别进行相干积分，对相同相位的积分结果求幅值作为一次多相位相干积分结果，对多个多相位积分结果进行非相干累加，捕获到卫星导航信号，该专利申请公开的方法存在的不足是，虽然可以捕获到卫星导航信号，但是在多普勒频移大、卫星导航信号弱的情况下，该方法很难捕获到卫星导航信号。该专利申请的装置主要包括本地载波发生器、本地码发生器、若干乘法器、积分器及捕获检测模块，这些模块的功能仅限于对固定周期的导航信号与本地伪码相干积分，不能根据抗干扰能力的强度调节相干干积分的长度，该专利申请公开的装置存在的不足是，装置的参数不可以自适应调整，抗干扰能力低。