卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获方法

摘要

本发明公开了一种卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路及其捕获方法，它包括数据预处理模块、采样数据控制模块、混频模块、本地扩频码产生模块和单捕获引擎，单捕获引擎包括本地扩频码存储器、第一级相干积分模块、第一级相干数据存储器、第二级相干积分模块、第三级非相干积分模块和门限控制比较模块；数据预处理模块的输出端通过采样数据控制模块与混频模块的输入端连接，混频模块的输出端与第一级相干积分模块的一个输入端连接，本地扩频码产生模块通过本地扩频码存储器与第一级相干积分模块的另一个输入端连接。本发明具有积分增益高、抗电磁干扰能力强、捕获灵敏度高、捕获精度高、捕获虚警率低、捕获速度快和可靠性高等特点。

主权项

1.卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获方法，其特征在于：它包括以下步骤：（1）卫星导航接收机天线接收卫星导航信号，并将接收到的卫星导航信号传输至射频下变频器进行下变频处理，下变频处理后的信号再经过A/D转换器转换为数字中频信号；（2）数字中频信号进入捕获单元的数据预处理模块，数据预处理模块将数字中频信号调整为固定通道数及固定位宽的数据；（3）数据预处理模块处理后的数据进入采样数据控制模块进行分段控制处理，采样数据控制模块将采样数据分成Y*Z个数据块，每个数据块包括X个数据样点数据记为S_i(n)，其中，i=0,1,...,Y*Z-1，n=0,1，...,X-1，数据块保存于采样数据存储器中；（4）采样数据控制模块处理后的数据传输至混频模块进行下变频去中频处理，产生I/Q正交数据，分别记为：Is_i(n)=S_i(n)*sin(2π*f_I*m*t_s),i=0,1,...,Y*Z-1，n=0,1,...,X-1；Qs_i(n)=S_i(n)*cos(2π*f_I*m*t_s)，i=0,1，...,Y*Z-1，n=0,1，...,X-1，其中，f_I为中频载波频率，t_s为采样周期，m为第几个采样点；（5）由本地扩频码产生模块产生的本地扩频码序列按照分段存储的方式存入本地扩频码存储器，数据记为：p_i(n)，i=0,1,...,Y*Z-1，n=0,1,...X-1；（6）将I/Q数据和本地扩频码序列传输至第一级相干积分模块进行分段相关运算，依次做完Y*Z段，每段的第一级相干积分后的数据分别为：${\mathrm{It}1}_i=\underset{x=0}{\overset{X-1}{\Sigma }}{\mathrm{Is}}_i\left(x\right)*p_i\left(x\right),$i=0,1，...,Y*Z-1，${\mathrm{Qt}1}_i=\underset{x=0}{\overset{X-1}{\Sigma }}{\mathrm{Qs}}_i\left(x\right)*p_i\left(x\right),$i=0,1，...,Y*Z-1，将第一级相干积分后的I/Q两路各Y*Z个相关数据存入第一级相干数据存储器中；（7）第一级相干积分结果中相位差相同的值共有Y*Z个，其中共Z组，每组Y个数据，将每Y个数据从第一级相干数据存储器中取出并传输至第二级相干积分模块做第二级相干积分，其方法是通过Y点的快速傅里叶变换运算做功率谱估计，功率谱输出的值即为相干累加的结果，实现两级相干积分:(It2_Y*i,It2_Y*i+1，...,It2_Y*(i+1)-1)=fft(It1_Y*i,It1_Y*i+1，...,It1_Y*(i+1)-1)，i＝0,1，...,Z-1，(Qt2_Y*i,Qt2_Y*i+1，...,Qt2_Y*(i+1)-1)=fft(Qt1_Y*i,Qt1_Y*i+1，...,Qt1_Y*(i+1)-1)，i=0,1，...,Z-1；（8）数据传输至第三级非相干积分模块进行第三级非相干积分，对I/Q数据进行求模运算，并对多普勒相同的每Z个数据进行非相干累加，共得到Y个累加值：i=0,1，...,Y-1；（9）数据经过门限控制比较模块，完成门限值的计算，门限控制分为门限模式和最大值模式，在门限模式下，并将第三级非相干积分模块输出的累加值与门限进行比较，找出最大值及其对应的相位差和多普勒估值，若发现存在超过门限的谱线，则说明捕获到码，否则调整本地扩频码产生模块，进行下一轮捕获，重复步骤（6）到步骤（9）；在最大值模式下，计算完特定的时间与频率不确定度，找出其中的最大值。