一种基于均值法的p码自适应捕获方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号捕捉领域，具体涉及一种基于均值法的P码自适应捕获方法。
【背景技术】
[0002] 全球定位系统（GPS)能为用户提供标准定位服务（SPS)和精密定位服务（PPS)。 PPS能提供更为精确的定位精度和授时精度。SPS的提供是以C/A码为基础，而PPS的提供 是以P码为基础。一般P码的捕获是以C/A码的捕获为基础，根据C/A码提供的信息对P 码信号进行捕获，但是C/A码容易受到干扰，因此对于P码的直接捕获就变得非常重要。P 码是一种周期长、速率高的伪随机码，直接捕获的难度较大，需要很长的捕获时间和巨大的 运算量。
[0003] 目前，国外对P码直接捕获的算法进行了很多研宄。1997年，J.B.Lozow对非相干 检测时采用串行和并行搜索的P码捕获进行了分析，给出了平均捕获时间。对于P码的直 接捕获方法可以大致分为两类：①时域捕获算法，RobertWolfert和SteveChen在1998 年提出了用Y-EXPRESS处理器实现P码直接捕获的方法，该方法主要基于大规模并行相关 器实现。②频域捕获算法，JingPang在2003年提出了直接平均和重叠平均算法。这种平 均直接捕获技术使得用FFT进行P码的捕获成为可能，但在降低直接捕获复杂度的同时却 引入了较大的多址干扰。国内近年来，对P码直接捕获方法研宄也比较多，用小波变换代替 FFT进行时域到频域计算，可以降低数据量，大致估算出多普勒频率；还有大量研宄集中在 对现有算法的具体实现。
[0004] 国内外出现很多的P码直接捕获的方法，其中具有一定应用价值的是均值法，但 在实现和应用过程中很少考虑算法本身造成的信噪比损失，使得在信号较弱时，无法满足 捕获条件。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于均值法的P码自适应捕获方法， 在信号较强时具均值法计算量较小；而在信号较弱时，通过非相关累加的方式，增加检测信 噪比，在均值法无法满足捕获要求的情况下依然可以进行信号的捕获。
[0006] 为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
[0007] 步骤一：采用接收机接收来自卫星的信号，得到卫星信号的信噪比，若信噪比小于 40dB，则继续接收；若信噪比大于40dB，将接收到的信号进行下变频和A/D转换，变成数字 中频采样信号；
[0008] 步骤二：在数字中频采样信号中引入白噪音，并采用相关器和数字混频器去除中 频幅值后进行m长码解扩；
[0009] 步骤三：将解扩后的信号中的伪码序列按照每N点依次进行均值处理，构成新的 信号伪码序列，引入本地伪码序列同样按照每N点依次进行均值处理，构成新的本地伪码 序列；
[0010] 步骤四：将新的信号伪码序列和本地伪码序列进行循环相关处理，当出现高于判 决门限的相关峰值时，就能够将信号中的码元对应出本地伪码序列中具体码区间，进而确 定确切位置，完成捕获。
[0011] 所述步骤一中，信噪比根据GPS系统的I⑶文件，L1频段的P码信号的发射等效 全向辐射功率为EIRPU_P，GPS信号是从距地面R的低轨道卫星上发送到地面上来的，其自
【主权项】
1. 一种基于均值法的P码自适应捕获方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一：采用接收机接收来自卫星的信号，得到卫星信号的信噪比，若信噪比小于 40dB，则继续接收；若信噪比大于40dB，将接收到的信号进行下变频和A/D转换，变成数字 中频采样信号； 步骤二：在数字中频采样信号中引入白噪音，并采用相关器和数字混频器去除中频幅 值后进行m长码解扩； 步骤三：将解扩后的信号中的伪码序列按照每N点依次进行均值处理，构成新的信号 伪码序列，引入本地伪码序列同样按照每N点依次进行均值处理，构成新的本地伪码序列； 步骤四：将新的信号伪码序列和本地伪码序列进行循环相关处理，当出现高于判决门 限的相关峰值时，就能够将信号中的码元对应出本地伪码序列中具体码区间，进而确定确 切位置，完成捕获。
2. 根据权利要求1所述的一种基于均值法的P码自适应捕获方法，其特征在于：所述 步骤一中，信噪比根据GPS系统的ICD文件，L1频段的P码信号的发射等效全向辐射功率 为EIRPU_P，GPS信号是从距地面R的低轨道卫星上发送到地面上来的，其自由空间衰减为
，其中X为GPS信号的波长，实际大气层的衰减约为A~2dB，因此L1频段P 码到达地面的信号强度为： Pu-p= EIRPu-p-F-A ; 影响GPS噪声的主要因素是环境温度和设备噪声，因此统一化GPS接收机的噪声温度 等效为513K，因此GPS接收机的噪声密度为队=kT，其中k为玻尔兹曼常数，T为热力学温 度； 因此可知P码信号的噪声功率为
'其中B为GPS信号到地面的距离； P码信号到达地面的信号强度，因此载噪比为
，信噪比为
3. 根据权利要求1所述的一种基于均值法的P码自适应捕获方法，其特征在于：所述 步骤二中，解扩过程如下： 设在时间段T，有数字化中频采样信号Si，S2. . .，SmXn，去除中频后幅值为Vs(l)，Vs(2)...，Vs(mXn)，则^⑴义厂…=^(mxn) = ，{目号功率为：
解扩前，信噪比为?
进行m长码元解扩，则信号功率为：
进行m长码元解扩，则噪声功率为：
解扩后，信噪比为：
，因此扩频带来的增益是101〇g(m)。
4. 根据权利要求1所述的一种基于均值法的P码自适应捕获方法，其特征在于：所述 步骤三中，经过下变频处理后的数字中频信号序为G1=[SS2. . .，SmXn]，对其进行均值处 理，进行L点平均后：
KXL=mXn，K，L，m，nEN 本地产生的随机码序列为G3=[Pi，P2. . .，PmXn]，进行L点平均后：
5. 根据权利要求1所述的一种基于均值法的P码自适应捕获方法，其特征在于：所述 步骤三中，对解扩后的信号中的伪码序列和本地伪码序列进行均值处理后，对均值处理后 的信噪比小于40dB的信号进行非相关累加，非相关累加增益为相关累加增益减去非相关 累加损失： Gi(n) =Ge (n)-L(n) Ge= 101g(n)
式中：n为累加次数，
Pf为虚警概率，Pd为检验概率。
【专利摘要】本发明提供了一种基于均值法的P码自适应捕获方法，是以循环相关的理论为基础而提出的一种快速P码直接捕获算法，将接收信号伪码序列中的每N点依次进行均值处理构成新的序列，地伪码序列也进行同样的处理构成新的序列，进而两个新的序列进行循环相关处理，当出现高于判决门限的相关峰值时,就可以判断出接收信号中的码元所在的具体码区间，进而确定其确切位置，发明在信号较强时相当于基的均值法，具有节省计算量的优点。
【IPC分类】H04B1-7075
【公开号】CN104579414
【申请号】CN201510046485
【发明人】王江安, 蔡刚, 路盼, 禹密柱, 蔡高剑, 张仁蒲
【申请人】长安大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月29日