[发明专利]一种基于预平均处理的变系数匹配滤波的快速捕获方法

说明书

本发明提供了一种基于预平均处理的变系数匹配滤波的快速捕获方法，可以实现卫星导航信号的快速捕获。该方法通过将接收信号经过预平均处理后和本地扩频码码片分别存入相应的存储器中，然后送入变系数匹配滤波器中进行相关累加运算，FFT频率估计器完成匹配滤波器输出数据的频谱分析，验证模块对FFT输出结果的最大值进行第二次验证，可以提高捕获概率，完成捕获检测。本发明采用的预平均处理技术可以达到相同积分时间的同时，节省了一半的硬件资源；二次验证模块可以进行长时间的相干积分，不受匹配滤波器积分长度的限制，不仅可以进一步提高频率的分辨率，还能够提高捕获灵敏度和捕获成功率。

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，特别涉及一种基于预平均处理的变系数匹配滤波的快速捕获方法。

背景技术

信号捕获是中频信号处理的重要组成部分，用于实现对卫星扩频信号的快速粗略捕获，获得信号的码相位和载波多普勒频率的粗略估计，其性能将直接影响接收机的性能指标。匹配滤波器时域捕获能够实现码相位的并行快速捕获，匹配滤波器阶数的增加会使得硬件资源以几何级数增长，在FPGA中实现起来比较困难。频域FFT并行捕获也是一种快速的捕获方法，可以实现对载波多普勒的并行搜索，但是得到的载波多普勒频率分辨率较差，不能直接输出给跟踪环路使用。

发明内容

本发明在于解决现有技术的不足，提供了一种基于预平均处理的变系数匹配滤波的快速捕获方法，克服了传统匹配滤波器硬件消耗资源较多；传统信号捕获方法得到的多普勒分辨率低，转跟踪后牵引时间较长；以及捕获灵敏度和成功率低的缺点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于预平均处理的变系数匹配滤波的快速捕获方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)对卫星发射的扩频导航信号进行下变频和AD采样得到数字中频信号；

(2)对数字中频信号进行数字下变频和低通滤波，然后抽取得到2倍扩频码速率的数字基带信号{t₀,t₁,t₂,...,t_N-1}；

(3)对数字基带信号每相邻2点取平均，得到2组新的数字样点序列和并将2组新的数字样点序列分别进行存储；

(4)本地产生扩频码序列，并将扩频码序列进行存储；

(5)采用变系数匹配滤波器将其中一组数字样点序列和扩频码序列进行分段相关运算，得到相关运算结果，并进行存储；

(6)按每个码相位对应的数据存储地址读取存储的相关运算结果；

(7)对读取的每一帧相关数据分别进行FFT运算，得到每一帧相关数据的最大值；

(8)找出所有帧相关数据中的最大值，并得到最大值对应的码相位和频率的索引值；

(9)根据最大值对应的码相位计算出数字样点序列的起始时刻，根据频率的索引值设置本振频率，从起始时刻开始将数字样点序列乘以本振后和扩频码序列进行相关运算，并将相关运算结果与设定的门限值进行比较，当相关运算结果大于设定的门限值时，则捕获成功；否则，返回步骤(5)进行另外一组数字样点序列的捕获。

其中，步骤(5)中，变系数匹配滤波器的系数每一个时钟改变一个，每个时钟输入一个数字样点和一个扩频码，对应输出一个相关运算结果。

本发明与现有技术相比，所取得的有益效果为：将原来的N点长的数据样点变为了2组点长的数据样点，与原来N点长的数据对应的积累时间是相同的，但是使匹配滤波器阶数变为原来的一半，节省了一半的资源；验证模块可以进行长时间的相干积分，不受匹配滤波器积分长度的限制，不仅可以进一步提高频率的分辨率，还能够提高捕获灵敏度和捕获成功率。

附图说明