一种gps卫星捕获判决的高效算法
【专利摘要】本发明提供了一种GPS卫星捕获判决的高效算法，根据系统指标要求选择系统虚警概率、相干积累时间和非相干积累的次数；依次求得单元虚警概率和门限；在基于FFT-IFFT的并行码相位捕获流程的数据积累部分进行相干-非相干积累，获得相同多普勒频率不同码相位的积累输出；求得一行并行码相位输出的最大值与平均值的比值与门限相比较进行判决。本发明简单易行，可以节省运算量或缩短卫星捕获时间。
【专利说明】一种GPS卫星捕获判决的高效算法
【技术领域】
[0001] 本发明属于卫星导航领域，是一种适用于GPS卫星信号捕获判决的高效算法。
【背景技术】
[0002] GPS信号的捕获是导航定位的第一步，有着十分重要的作用。捕获的基本思想是 展开输入信号，找到载波频率和C/A码相位延时，以实现载波同步和C/A码的粗同步，因此 GPS信号的捕获就是一个对输入信号C/A码相位和载波频率进行二维搜索过程。常用的伪 码捕获方法有串行捕获法、PMF-FFT匹配滤波器捕获法、FFT-IFFT并行捕获法。串行捕获算 法的难点在于待搜索的计算量比较大，速度慢，硬件资源消耗多。而基于FFT-IFF的码相位 并行捕获算法的计算量小，速度快，是现在常用的伪码捕获算法。相对应的在捕获过程中常 用的捕获判决算法主要有最大值判决，串行值判决，混合值判决和最大峰均比判决四种判 决算法。
[0003] 1.最大值判决：首先计算出二维搜索域（多普勒频率域和码相位域）的全部相关 结果，然后找到整个搜索域的最大值并与门限做比较，如果最大值大于门限则判定捕获到 信号。这是一种常用的判决算法，但缺点是需要计算搜索域内的所有输出，计算量大。
[0004] 2.串行值判决：这种所搜策略是对相关输出的单元格进行串行判决，一旦得到一 个单元格的相关值，则立即将此相关值与门限作比较，如果大于门限则判定捕获到信号。实 际应用中串行判决方式经常和串行相关捕获算法相结合，即先用串行相关得到一个单元格 的相关值，然后对这个单元格进行判决，速度比较慢。
[0005] 3.混合值判决算法：这种判决算法主要和基于FFT-IFFT的并行捕获算法相结合， 因为并行捕获算法可以一次得到同一多普勒频率上所有码相位的相关值，因而使用混合判 决算法进行判决时对这一行相关结果进行判决，找到最大值并与门限相比较，超出门限的 话则判定捕获到信号并停止判决，这种算法需要实时估计噪声功率，不断改变门限值。
[0006] 4.最大峰均比判决：类似于前面的最大值判决，最大峰均比判决就是找到相关输 出的最大值并与相关输出的平均值做比较。这种判决算法无需估计噪声功率，但同样需要 计算搜索域内的所有输出，计算量大。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高效的捕获判决算法，适用于基于 FFT-IFFT的码相位并行捕获。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
[0009] 步骤1 :根据系统指标要求选择系统虚警概率Pfa、相干积累时间T和非相干积累的 次数K ;
[0010] 步骤2 :系统虚警概率Pfa和单元虚警概率Pfa之间的关系Pfa = I-(I-Pfa)N求得单 元虚警概率Pfa，其中N = HX L代表全部判决域的单元格数目，H为码片搜索个数，L代表多 普勒频率开槽数；
[0011] 步骤3 :单元虚警概率Pfa和门限值B的关系匕=K /UI //()炝求得门限B，其中Htl 为卫星信号不存在或者与本地复现信号不同步假设，HxlHtl)为Htl假设条件下混合峰均比 判决量的分布函数，在进行K次非相干积累的条件下，HxlHtl)服从自由度为（2K，2K (H-I)) 的中心F分布；
[0012] 步骤4 :设定多普勒搜索频率fd的初始值为零，然后以频率搜索步进值递进累加， 所述的频率搜索步进值设为500?2000Hz ;
[0013] 步骤5 :在基于FFT-IFFT的并行码相位捕获流程的数据积累部分，进行K次相
【权利要求】
1. 一种GPS卫星捕获判决的高效算法，其特征在于包括下述步骤： 步骤1 :根据系统指标要求选择系统虚警概率Pfa、相干积累时间T和非相干积累的次数 K； 步骤2 :系统虚警概率Pfa和单元虚警概率Pfa之间的关系Pfa= l-(l-Pfa)N求得单元虚 警概率Pfa，其中N = HX L代表全部判决域的单元格数目，H为码片搜索个数，L代表多普勒 频率开槽数； 步骤3 :单元虚警概率Pfa和门限值B的关系= f /(X i 乂岭求得门限B，其中Htl为 卫星信号不存在或者与本地复现信号不同步假设，HxlHtl)为Htl假设条件下混合峰均比判 决量的分布函数，在进行K次非相干积累的条件下，f (XlHtl)服从自由度为（2K，2K (H-I))的 中心F分布； 步骤4 :设定多普勒搜索频率fd的初始值为零，然后以频率搜索步进值递进累加，所述 的频率搜索步进值设为500?2000Hz ; 步骤5 :在基于FFT-IFFT的并行码相位捕获流程的数据积累部分，进行K次相干-非 相干积累，相同多普勒频率不同码相位的积累输出
1,2,......，H，其中，P为本地CA码的码相位，It(fd，P)为第t次相干积累的同相输出 值，Qt (fd，T，为第t次相干积累的正交输出值； 步骤6 :求得一行并行码相位输出的最大值与平均值的比值
均比判决量； 步骤7 :将A与门限B相比较进行判决，如果A高于门限值B，则判定捕获成功，并将此 时的多普勒频率fd和C/A码相位值传递给跟踪模块，完成对一颗卫星信号的捕获；如果A低 于门限值B且多普勒频率未搜索完，则返回到步骤4,以频率搜索步进值递进累加改变多普 勒频率fd继续搜索；若全部多普勒频率搜索完也没有判决量超出门限则判定捕获失败。
【文档编号】G01S19/30GK104360360SQ201410625718
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】王哲, 谢元彬, 张帆, 王丽华, 寇建辉 申请人:中国电子科技集团公司第二十研究所