基于单通道的gps l1c/a、l5双频三码联合捕获算法
【技术领域】
[0001] 本发明属于GNSS信号处理技术领域，具体涉及通过单通道实现GPSL1C/A、L5信 号双频三码的联合捕获新技术。
【背景技术】
[0002] 目前，天空中有超过100颗的导航卫星，而每颗卫星都有多个频点、甚至有些卫 星每个频点有多种扩频码，每个扩频码的下行信道都广播各自导航电文或导频信号。由 IS-GPS-200E接口控制文档可知，各扩频码发射的信号能量相差不大。传统的GPSC/A码接 收机仅使用Ll频段的C/A码能量，通过累加同颗卫星发射的所有码的能量来提高捕获灵敏 度是目前研宄的趋势。
[0003] 从2007年开始，国内外开始探讨累加单星座多频点的多码信号能量来提高接收 机的捕获灵敏度，分别包括同频双码联合捕获和双频双码信号联合捕获算法。而传统多频 点GPS接收机的各个频点的码相关通道是独立工作的，叠加后虽然灵敏度提高，但是运算 量比较大。
[0004] 同频双码GPSL1C/A码与LlC码联合捕获算法比传统的单码捕获算法灵敏度提高 了 3dB，针对常规捕获算法中的双码分别占用独立的相关通道，资源消耗大的问题，将GPS Ll频点上的C/A码和LlC共用一个相关器通道进行处理，与传统双频捕获算法具有相同灵 敏度情况下，节省了近50 %的运算量或硬件资源。
[0005] 双频双码信号联合捕获算法：电离层干扰对GPSLIC/A码和GPSL2C码的码同步 的影响极小、对不同载频的多普勒频率偏差的影响是固定的载频比的结论，为通过联合捕 获来累加GPS不同频点的码信号能量提高捕获灵敏度的方法提供了理论及工程依据。该算 法使用了独立的C/A码和L2CM码通道构成双码联合通道，并增加了附加运算构造捕获检测 量，据此提出了四种不同的GPSLIC/A与GPSL2CM的双频双码信号的联合捕获算法。由 于每个码占用单独的通道进行剥离，运算复杂度较大，但捕获灵敏度提高了 2-3dB。以此方 法实现的GPSL1C/A与L5双频三码信号的捕获算法框图如图1所示。
[0006] 由于同频双码联合捕获中，通过双码复合使用单通道在增加捕获灵敏度的情况 下，可以节省大量的运算量，但在实现双频双码的联合捕获算法中，不同频率的双码复合 后，会使得输出的复合Sinc函数的单峰产生畸变现象如图3所示，过程如下：
[0007] 双频输入信号如下式所示：
【主权项】
1. 一种基于单通道的GPS LICA、L5双频S码联合捕获算法，其步骤： 步骤一：将GPS L1C/A、L5信号通过同一个前端电路下变频后，生成中频信号Si(t); 步骤二：本地生成载波信号carrier,同时在此基础上加入本地修正因子a,生成最终 具有修正作用的本地载波locaLcarrier ; 步骤S ;利用local_carrier，对Si(t)进行同相支路I、正交支路Q的载波剥离，得 到还未完成码剥离的实部为I、虚部为Q的复信号St"de(t)，而后对其进行FFT处理，生成 FSt"de(?);此时剥离载波后的复合sine函数具有单峰性效果，其中主瓣宽度的最小值为 1355. 5Hz ； 步骤四：通过分析接收机接收到的最小功率差异、卫星信号在电离层，大气层传输过程 中由于频率不同而引起的功率衰减差异，分析结果显示由于发射功率引起0. 9地的差异， 由于其他损耗引起的功率差异为0. 049地，为了充分分析其影响，将其扩大到1. 5地； 步骤五；对上述1. 5地卫星信号功率差异，分析其随着动态多普勒频率不同，分析该部 分的多普勒频率偏差分布曲线；当起伏偏差为1. 5地时，多普勒频率偏差为49化，该偏差在 捕获捜索处理中影响很小； 步骤六；本地分别生成L5的同相码Cxu (t)、正交码Cx。, i (t)，L1的C/A码。(t)等立路 码信号后，求和得到一路复合码信号mul_code (t)，然后进行FFT运算后取共辆，得到Fmul_ code(w)* ； 步骤^；：;将FS。。。。（ w)与Fmul_code (w) *相乘后进行IFFT，并对得到的S (t)取绝对值 后得到S_envelop(t)，然后对其进行平方处理得到S_envelop2(t); 步骤八；经过载波修正后的捕获多普勒频率与真实多普勒频率之间存在一定的偏差， 利用误差修正曲线，对其进行修正； 步骤九；对检测量5_61^61〇护(*)进行判决处理，捕获成功则进入跟踪环节，否则，则重 复步骤一至步骤八。
【专利摘要】本发明提出基于单通道的GPS L1C/A、L5双频三码联合捕获算法，利用频差修正因子加权的本地载波发生器完成载波剥离，对复合sinc函数进行单峰修正；将传统的每个码都使用单独的相关通道，改为求和后共用一个相关通道的本地复合码来完成码剥离，所提算法的运算时间比传统算法节省了近67％；通过研究接收机接收到的最小前端信号强度，以及在传播过程中由于电离层、大气层对不同频率电波信号的吸收损耗研究，通过建立误差修正曲线，将捕获得到的多普勒频率搜索结果进行精确矫正，最终能够成功完成捕获。在输入信噪比为-27dB，虚警概率为pfa＝10-3的条件下，所提算法的检测概率为90.29％，而传统联合捕获算法检测概率为37.19％。
【IPC分类】G01S19-30
【公开号】CN104678411
【申请号】CN201510104800
【发明人】胡辉, 路春, 饶云峰
【申请人】胡辉
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月10日