[发明专利]分层式GPS信号并行捕获方法及其模块

摘要

本发明提出一种分层式GPS信号并行捕获方法，构架一个由分层式GPS信号并行捕获模块和微处理器组成的基带信号处理器，本发明还公开一种分层式GPS信号并行捕获模块，它包括四个不同结构的子模块：采用了匹配滤波器和DFT滤波器组组合架构的大规模搜索引擎、采用部分匹配滤波器架构的中等规模搜索引擎、采用多个跟踪通道构架的跟踪相关器和采用多个相互独立捕获通道构架的捕获相关器。这些子模块协同完成对GPS信号的捕获，根据不同的包括多普勒频率不确定范围和码相位不确定范围的先验信息，完成对GPS信号的初始捕获，频率精细捕获以及重捕获。大规模和中等规模的并行搜索引擎都具有根据多普勒频率搜索范围自适应调整多普勒频率搜索能力。分层式结构的GPS信号并行捕获模块，硬件精简，资源利用率高，搜索效率显著提高，又降低功耗。

主权项

分层式GPS信号并行捕获方法，它包括以下步骤：(1)构架一个由分层式GPS信号并行捕获模块和微处理器组成的基带信号处理器；(2)分层式GPS信号并行捕获模块包括四个不同架构的子模块：1)大规模搜索引擎子模块，简称大规模搜索引擎；2)中等规模搜索引擎子模块，简称中等规模搜索引擎；3)捕获相关器子模块，简称捕获相关器；4)跟踪相关器子模块，简称跟踪相关器；(3)多个子模块协同捕获GPS信号根据先验信息的不同，多个子模块协同实现对GPS信号的三种捕获：1)初始捕获，大规模搜索引擎与捕获相关器协同完成对GPS信号的初始捕获；2)频率精细捕获，捕获相关器完成对GPS信号频率精细捕获；3)重捕获，跟踪相关器完成对GPS信号的重捕获；(4)定义先验信息1)先验信息包括多普勒频率不确定范围和码相位不确定范围；2)以先验信息确定搜索空间的大小；(4)定义捕获层次：1)无先验信息的并行初始捕获在接收机冷启动情况下，没有任何先验信息，需要对多个多普勒频率和所有不确定范围可能的码相位进行搜索，对于GPS C/A码信号，需要搜索2046个可能的码相位；采用大规模并行搜索，同时完成全码相位和多个多普勒频率的并行初始捕获；2)有先验信息的并行初始捕获在具有精确时间辅助或者其它已捕获卫星信号时间信息的情况下，码相位不确定范围得以缩小，对于GPS C/A码信号，会有多达几百个码相位不确定范围，采用中等规模搜索引擎对部分码相位空间进行并行初始捕获；3)有先验信息的频率精细捕获在大规模搜索引擎或中等规模搜索引擎完成并行的初始捕获后，从大量的相关值(每一个搜索单元产生一个相关值)中选出若干峰值，由捕获相关器分别对这些峰值进行多次串行捕获，排除虚假峰值；对于真实的峰值，捕获相关器完成GPS信号的频率精细捕获，能够得到更加精确的多普勒频率；4)跟踪过程的重捕获在跟踪过程中，由于如障碍物遮挡等原因，导致信号短暂中断，此短暂时间内信号的多普勒频率和码相位变化较小，运行跟踪相关器，通过跟踪相关器的捕获和跟踪卫星信号功能，完成对短暂失锁GPS信号的重捕获。