51] 2. 1)对数据块C按照其在后相关信号的位置进行补零，得到补零后的数据块hk， hk表示如下：
[0053] 2. 2)对补零后的数据块hk进行DCFT，具体如下：
[0055] N为hk向量的长度，hk(d)代表向量hk的第个元素，m和1表示<(/〃?/)的行数和 列数；
分别表示&和《可能取值；
[0056] 2. 3)按照下式求出第k位比特数据：
[0058] 2. 4)按照下式更新不同初始频率和调制斜率求和矩阵史(w，/)、不同初始频率和 调制斜率数据比特矩阵5((m./'):
[0061] 步骤3,进行最大值检测，求出比特翻转位置b_和数据符号为
，通 过对应位置可以信号的初始频率&和调频斜率a :
[0066] 其中，N为hk向量的长度，Ts为采样间隔。
[0067] 下面以GPS信号为例进行计算机仿真，在不同信噪比下对高动态参数进行检测， 说明本发明所提供的方法能够在更低的信噪比下捕获信号：
[0068] 无偏码系统，调制方式为BPSK，对于GPS信号：采用1023阶C/A码扩频，码片速率 为 Rc= 1. 023Mc/s，T s= lms，K = 50, a = 200Hz/s，f Q= 250Hz。
[0069] 仿真1 :分别利用本发明所提供的高动态弱信号下基于DCFT的块补零码捕获 (BZA_DCFT)方法和BASIC方法处理-40dB、-20dB，得到的对比结果如图3所示：
[0070] 图3(a)和图3 (b)分别为在-40dB和-20dB时经过BZA_DCFT处理后的积累幅度 式?' (m,/)|图；图3 (c)和图3 (d)为在-40dB时分别利用BZA_DCFT方法和BASIC方法处理后 得出的积累幅度随着调频斜率变化图，而图3(e)和图3(f)则为在-20dB时分别利用BZA_ DCFT方法和BASIC方法处理后得出的积累幅度随着调频斜率变化图。
[0071] 仿真2 :分别用本发明的BZA_DCFT方法和BASIC方法通过蒙特卡洛仿真在同一信 噪比下做1000次仿真正确检测到调频斜率的概率，所得结果如图4所示。
[0072] 仿真3 :分别利用本发明的BZA_DCFT方法和BASIC方法处理-20dB和-30dB，所得 比特数据位预测结果分别如表1和表2所示：
[0073]表1
[0075]表2
[0076]
[0078] 表1和表2分别表示在-20dB和-30dB用BZA_DCFT方法和BASIC方法处理后所 得比特数据位，仅取前20位，第2行为正确的比特数据位，第3行为采用本发明处理所得比 特数据位，第4-6行为BASIC方法处理的结果。由于BASIC方法采用差分方法，因此首先得 到相邻比特乘积位，如第4行所示，然后根据第一位为-1或1分成两种情况得出比特数据 位。
[0079] 从仿真实验1、2、3所得结果可以看出，在低信噪比下，由于BASIC峰值不明显导致 对动态参数调制斜率检测概率下降，在信噪比为_40dB时BASIC检测概率几乎为零，而本 发明方法在-40dB时对调制斜率检测概率接近1。同样地，在检测比特符号时，BASIC方法 在-40dB时会出现错误数据比特，而本文发明方法依然可以在-40dB时检测出正确的比特 符号，从而说明本发明方法有效性。对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案 和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应当包含在本发明权利 要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 高动态弱信号下基于DCFT的块补零码捕获方法，其特征在于；包含如下步骤： 步骤1，对接收到的后相关信号按不同比特翻转位置b进行分块处理，分块后每个数据 块表示为皆，其中，k= 1，. . .，K，K表示要求的数据比特有K比特；所述后相关信号表示如 下：其中，j=A为信号幅度，n为采样点数，b"= ±1为比特符号，f。为初始频率，a 为调频斜率，4。为初始相位，W。为后相关信号的噪声，T,为采样间隔，S。为后相关有用信 号； 步骤2,记不同初始频率和调制斜率的求和矩阵为皆(/;?，/)，不同初始频率和调制斜率 的数据比特矩阵为邱("!，/)，其中m和1表示矩阵《(",，/)和成("!，/)的行数和列数；令k= 0,并初始化爲("!，0为全零矩阵，骑(w，0为空矩阵，按照k= 1，. . .，K进行循环迭代，计算 得到数据块巧的求和矩阵和数据比特矩阵，单次迭代的过程具体如下： 2. 1)对数据块巧按照其在后相关信号的位置进行补零，得到补零后的数据块hk; 2. 2)对补零后的数据块hk进行离散调频傅里叶变换DCFT; 2.3)求出第k位比特数据： 2. 4)更新求和矩阵巧〇，/)、数据比特矩阵货(W，/); 步骤3,对步骤S2中最终得到的求和矩阵乂 〇;;，/)进行最大值检测，得出最大值所对应 的位置(。粗，嘘）和比特翻转位置bmax，继而得出对应的数据比特符号雌。' 0始i'，苗;');通 过对应位置(》把，您）求出信号的初始频率f。和调频斜率a。2. 根据权利要求1所述的高动态弱信号下基于DCFT的块补零码捕获方法，其特征在 于，步骤1中，对接收到的后相关信号按不同比特翻转位置b进行分块处理，具体是W每 20ms数据为一块，则数据块表示如下；其中，i为中间变量。3. 根据权利要求1或2所述的高动态弱信号下基于DCFT的块补零码捕获方法，其特征 在于，W每20ms数据为一块进行数据分块时，进行补零后的数据块hk为： 々/' 二Ii文4. 化A> ]。4. 根据权利要求1所述的高动态弱信号下基于DCFT的块补零码捕获方法，其特征在 于，步骤2. 2)中，具体按照下式进行离散调频傅里叶变换DCFT;N为hk向量的长度，hk(d)代表向量hk的第d个元素，m和1表示//>/.0的行数和列 数。5. 根据权利要求1所述的高动态弱信号下基于DCFT的块补零码捕获方法，其特征在 于，步骤2.3)中，第k位比特数据的计算如下：其中，//;&(??;，〇为步骤2. 2)中离散调频傅里叶变换DCFT的结果，为前一次迭 代所得到的求和矩阵。6. 根据权利要求1所述的高动态弱信号下基于DCFT的块补零码捕获方法，其特征在 于，步骤2. 4)中，求和矩阵聋(則，/)W及数据比特矩阵耸("!，。分别按照下式进行更新：其中巧如，〇为步骤2. 3)中计算得出的第k位比特数据，W;A(w，/)为步骤2. 2)中离 散调频傅里叶变换DCFT的结果；乂_1(??，〇和蜡_1如，/)为前一次迭代所得到的求和矩阵和 数据比特矩阵。7. 根据权利要求1或2所述的高动态弱信号下基于DCFT的块补零码捕获方法，其特征 在于，W每20ms数据为一块进行数据分块时，步骤3中最大值的检测W及信号的初始频率 f。和调频斜率a的求得按照下式进行；其中，N为hk向量的长度，T,为采样间隔。
【专利摘要】本发明公开了一种高动态弱信号下基于DCFT的块补零码捕获方法，首先将后相关信号分块成K比特数据，再对每比特数据进行补零，其后基于离散调频傅里叶变换(DCFT)，计算数据比特符号来捕获在高动态下的GPS弱信号。与传统的BASIC方法相比，本发明采用了DCFT，从而在更低信噪比下预测出中包括初始频率、调频斜率、比特符号在内的信号动态参数。
【IPC分类】G01S19/30
【公开号】CN104931982
【申请号】CN201510288388
【发明人】张华 , 许录平, 吴超, 孙景荣, 赵闻博, 程鹏飞
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月29日