[发明专利]一种高速GPS接收机信号捕获方法

摘要

一种高速GPS接收机信号捕获方法，利用惯性信息和星历信息辅助捕获环路，提前预报下一时刻的多普勒频移，预先估计出GPS信号的频率范围，并在此范围内进行多普勒频率的搜索；对基带的复信号和本地码序列进行FFT运算之前先进行抽取因子为M的抽取处理，然后依据捕获结果对M的值进行迭代处理，直至捕获成功。本发明通过减少FFT的运算点数来降低运算量，同时缩短频率搜索时间，实现对高动态GPS信号的快速捕获。

主权项

一种高速GPS接收机信号捕获方法，其特征在于：在频域，利用从惯性导航系统解算出的载体速度、位置数据和从星历信息中解算出的卫星速度、位置数据，预先估计出GPS信号的频率范围，并在此范围内进行搜索，以缩短搜索时间；在码域，通过基于迭代循环抽取的FFT码捕获算法，即先对基带的复信号进行迭代循环抽取处理，然后再作FFT运算进行捕获；若捕获成功，则进入信号跟踪过程；若捕获不成功，则通过逐次减小抽取因子M的值为前次的1/2，重新进行码相位的搜索，直至捕获成功为止；FFT运算点数的减少进一步缩短码相位的搜索时间；所述高速GPS接收机信号捕获方法包括以下步骤：（1）提取出T时刻的惯性信息以及星历信息，其中惯性信息由INS提供，星历信息可从导航电文中解调，然后根据下式估算此时由卫星与载体的相对运动产生的多普勒频移；其中，：由卫星自身运动所产生的多普勒频率；：由载体自身运动产生的多普勒频率；：从卫星星历中解算出的的卫星自身的速度；：载波波长；：INS提供的载体速度；：第j颗卫星到用户连线方向的单位矢量；单位矢量，其中，矢量e1为卫星的位置，可从卫星的星历数据中解算得到；矢量e2为用户的位置，可由INS解算得出；（2）将估算到的多普勒频移引入到本地数控振荡器中，使其产生本地载波，将T+1时刻频率方向的搜索范围缩小为；（3）由本地数控振荡器产生本地码，经采样后进入抽取因子为M的抽取器进行抽取处理，即每隔M‑1个采样点抽取出一个点，并将这些抽取出的点组成新的序列；（4）在序列后补零，使其序列中元素个数成为2的整数次幂，然后对序列进行FFT变换，将其转换到频域，值为，并对取共轭为，将其预先存储起来，等待输入信号；（5）以为采样频率对GPS接收机T+1时刻的输入信号进行采样，将采样后的信息与本地信息对应相乘，完成载波的剥离，产生基带的复信号；使用抽取因子为M的抽取器对进行预处理，即每隔M‑1个采样点抽取出一个点组成新的序列，在此序列后面补零，使序列中元素个数为2的整数次幂，然后对新数据点进行FFT运算，将其转换到频域，值为；（6）将与点对点相乘，得结果；（7）对进行IFFT运算，变换到时域为；（8）取的模值为，并选取最大的与所设门限值进行比较，若大于门限值则捕获成功，读取相应的码相和多普勒频移；若小于门限值，则逐次减小抽取因子M值为，进入下一时刻的搜索捕获，直至捕获成功；（9）捕获成功后得到的码相对应到基码码相，可以通过以下公式转换完成：。