[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

摘要

本发明公开了一种基于部分匹配滤波FFT算法的长码捕获系统及方法，系统包括：信号接收存储模块、本地伪码存储模块、部分匹配滤波模块、单码元累积值缓冲模块、快速傅里叶变换FFT模块、两码元直接相干累积模块、两码元处理相干累积模块、元胞非相干累积模块、峰值比较模块和判决模块。方法包括：获得基带信号；进行部分匹配滤波运算；进行快速傅里叶变换FFT；进行两码元不同加权的相干累积；进行元胞非相干累积；比较峰值；判断是否大于判决门限。本发明提高了大多普勒偏移、低信噪比环境下卫星导航信号的长码捕获性能；节省了长码捕获的硬件资源。

主权项

一种基于部分匹配滤波FFT算法的长码捕获系统，包括信号接收存储模块、本地伪码存储模块、部分匹配滤波模块、单码元累积值缓冲模块、快速傅里叶变换FFT模块、两码元直接相干累积模块、两码元处理相干累积模块、元胞非相干累积模块、峰值比较模块和判决模块；其中：所述的信号接收存储模块，用于通过信号接收存储模块中的乘法器，将信号接收存储模块中天线接收的卫星导航信号与信号接收存储模块中压控振荡器产生的本振信号相乘，得到中频卫星导航信号，将所获得的中频卫星导航信号输入到信号接收存储模块中模拟/数字A/D采样器中；以中频卫星导航信号的4倍码速率对中频卫星导航信号采样，得到数字中频卫星导航信号，将所获得的数字中频卫星导航信号输入到信号接收存储模块中带通滤波器；将数字中频卫星导航信号进行基带滤波，得到带有多普勒频偏和高斯白噪声的的基带信号，将所获得的带有多普勒频偏和高斯白噪声的基带信号输入到部分匹配滤波模块的分段器1中；所述的本地伪码存储模块，用于将本地伪码存储模块存储的基带信号的本地伪码输入到部分匹配滤波模块的分段器2中；所述的部分匹配滤波模块，用于将带有多普勒频偏和高斯白噪声的基带信号的长度A分成B段，基带信号的子段长度为C，得到子段基带信号D，将所获得的子段基带信号D输入到部分匹配滤波模块中的相关器中，其中，A的取值为204600个，B＝2^d，d为正整数，C为的整数部分；采用并行搜索方法，以为步长，选取部分匹配滤波模块中分段器2接收的基带信号的本地伪码的码相位，将基带信号的本地伪码的长度E分成B段，本地伪码的子段长度为F，得到子段本地伪码G，将所获得的子段本地伪码G输入到部分匹配滤波模块的相关器中，其中，E的取值为204600个，B＝2^d，d为正整数，F为的整数部分；将子段基带信号D与子段本地伪码G做相关运算，得到单码元相干累积数据流；将所获得的单码元相干累积数据流输入到单码元累积值缓冲模块中；所述的单码元累积值缓冲模块，用于利用乒乓随机存取存储器RAM将单码元累积值缓冲模块接收的单码元相干累积数据流的速率降低，得到缓冲后的单码元相干累积数据流，将所获得的缓冲后的单码元相干累积数据流输入到快速傅里叶变换FFT模块中；所述的快速傅里叶变换FFT模块，用于将快速傅里叶变换FFT模块接收的缓冲后的单码元相干累积数据流进行L点快速傅里叶变换FFT，得到频域单码元相干累积数据流；将所获得的频域单码元相干累积数据流输入到两码元直接相干累积模块中和两码元处理相干累积模块中；所述的两码元直接相干累积模块，用于将g个频域单码元相干累积数据流存入M行g列的矩阵，对g列频域单码元相干累积数据流中相邻两列数值进行对应值相加，得到M行列的两码元直接相干累积值，将所获得的M行列的两码元直接相干累积值输入到元胞非相干累积模块中，其中，g为大于等于2的偶数，M＝2^d，d为整数；所述的两码元处理相干累积模块，用于将g个频域单码元相干累积数据流存入M行g列的矩阵，对g列频域单码元相干累积数据流中第偶数列的数值取反，把第偶数列数值取反后的g列频域单码元相干累积数据流中相邻两列数值进行对应值相加，得到M行列的两码元处理相干累积值，将所获得的M行列的两码元处理相干累积值输入到元胞非相干累积模块中；所述的元胞非相干累积模块，用于将M行列的两码元直接相干累积值与M行列的两码元处理相干累积值分别进行对应列数据取绝对值后累加，得到M行1列的直接元胞非相干累积值与M行1列的处理元胞非相干累积值，将所获得的M行1列的直接元胞非相干累积值与M行1列的处理元胞非相干累积值输入到峰值比较模块的峰值筛选器中；所述的峰值比较模块，用于将M行1列的直接元胞非相干累积值与M行1列的处理元胞非相干累积值分别取M行1列数值中的最大值，得到直接元胞非相干累积峰值与处理元胞非相干累积峰值，将所获得的直接元胞非相干累积峰值与处理元胞非相干累积峰值输入峰值比较模块中的最大峰值比较器中；将直接元胞非相干累积峰值与处理元胞非相干累积峰值比较，选取直接元胞非相干累积峰值与处理元胞非相干累积峰值中最大的一个峰值，得到元胞非相干累积的最大峰值，将所获得的元胞非相干累积的最大峰值输入到判决模块中；所述的判决模块，用于将元胞非相干累积的最大峰值与判决门限比较，若不大于判决门限，则改变搜索本地伪码的码相位重新搜索；若大于判决门限，则完成捕获。