一种gnss信号免混频并行码相位捕获方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种GNSS信号免混频并行码相位捕获方法。
【背景技术】
[0002] 常见的GNSS信号捕获方法包括：串行捜索方法、并行频率捜索方法和并行码相位 捜索方法。串行捜索方法依次捜索不同的码相位和多普勒频率，实现复杂度低，但需要的捜 索时间较长；并行频率捜索方法，将不同频率的捜索用FFT来并行完成，相当于利用FFT来 进行频谱分析；并行码相位捜索方法，将不同码相位的相干积分操作用卷积定理来完成。传 统的码相位并行捜索方法需要先对信号进行变频，W完成多普勒频率的捜索，计算复杂度 局。
[0003] 并行码相位捜索的过程可W表示如图1所示。为了方便描述，先做一些不失一般 性的假设：假设相干积分点数为N(为了进行FFT运算，限定N为2的幕次），相干积分时 间NL为伪随机码的一个周期；记基带信号为r。，对应的相干积分时间内输入的基带采样 信号矢量为诉而，?而去;记本地产生的伪随机码为C。，对应的本地伪随机码矢量为 ?=柄，^,，〇2，，"疋^-1}^记不同码相位下的相干积分结果为3。，对应的相干积分结果矢量为 ? =K，-A，5;，…，'Sw-i}，分别代表N种码相位情况下的相干积分结果；记在相干积分过程中， 使用的频率为f的本地载波矢量为：
[0004]
[0005] 表示频率为f的本地载波信号矢量，用来与基带信号相乘，W便消除基带信号 中残余的多普勒频率，L表示信号采样间隔，N表示相干积分点数。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种GNSS信号免混频并 行码相位捕获方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种GNSS信号免混频并行码 相位捕获方法，包括：
[000引1)对N点接收信号进行FFT变换，变换后的序列记为烏；其中N为2的幕次；
[0009] 2)对N点本地码信号进行FFT变换，对变换后的序列取共辆，得到的序列记为爲；
[0010] 如将於循环右移m位后与沪拥应点相乘，得到序列爲，对馬做FFT逆变换，输出的 序列记为两;
[0011] 4)将歹，循环左移m位，输出的序列氣即为第m个频点下N种不同码相位的相干积 分结果；
[0012] 5)将為的包络最大值与口限对比，若超过口限则认为待捕获的卫星导航信号存 在，并输出对应的码相位和多普勒频率。
[0013] 所述步骤1)中，
其中，
Pm为NXN维的列置换矩阵；T表示转置；m= 0, 1，. . .，N-1 ;甜IFTm表示将序列循环左移m位；FW为用于计算傅里叶变换的矩阵，
f为基带信号。
[0014]
;其中，conj表示取共辆；;目为本地伪随机码矢量。
[0015]
[001引所述步骤W中，口限
其中，0。为噪声均方根，Pf。为单次检 测（单词检测是指：在某一组给定的伪码相位和多普勒频率下，将接收的卫星导航信号与 本地复现信号进行相关运算，运算结果的包络值与设定的口限进行对比，若大于口限则认 为待捕获的卫星导航信号存在，若小于口限则认为信号不存在）的虚警概率，In为取自然 对数。
[0017] 与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明的方法无需对信号线进行 变频即可完成多普勒频率的捜索，且捜索精度高，计算简单，容易实现。
【附图说明】
[0018] 图1为并行码相位捜索的原理图；
[0019] 图2为本发明实施例流程图。
【具体实施方式】
[0020] 捕获时，频率捜索步进设置为鳥= ^，待捜索的频率f共有N个，可W表示为： ' ,s:
[0021]
[0022] 对应的本地载波信号矢量可W表不为：
[0023]
[0024]根据离散傅立叶变换的移位性质，可W得到接收信号与本地载波信号矢量相乘后 的序列的傅里叶变换如下式所示
[00巧]
[002引其中，甜IFTm表示将序列循环左移m化上标T表示转置。FW为用于计算傅里叶变 换的矩阵，其表达式如下：
[0027]
[002引本地伪随机码矢量g的FFT取共辆后的表达式为：
[0029]
[0030] 其中，conj表示取共辆。
[0031] 将巧和矜对应点相乘后，再进行傅里叶逆变换可W得到相干积分结果的表达式如 下：
[0032]
[0033] 根据离散傅里叶变换的性质，上式可写为如下形式：
[0034]
[003引其中，Pm为NXN维的列置换矩阵（由单位矩阵的每一行循环左移m位得到），它 使与之左乘的矢量或矩阵的每一行循环左移m次。根据上式可得到免混频并行码相位捕获 结构。
[003引如图2所示，本发明工作步骤如下：
[0037] 1)对N点接收信号进行FFT变换，N为2的幕次，变换后的序列记为天1;
[003引 2)对N点本地码信号进行FFT变换，对变换后的序列取共辆后得到的序列记为 Fo；
[00測扣将馬循环右移m位后与A对应点相乘，得到序列爲，对爲做FFT逆变换，输出的 序列记为
[0040] 4)将兵循环左移m化输出的序列馬即为第m个频点下N种不同码相位的相干积 分结果。
[0041] 按上述步骤计算出氣后，将4的包络最大值与口限对比，若超过口限则认为信号 存在，并输出对应的码相位和多普勒频率。
【主权项】
1. 一种GNSS信号免混频并行码相位捕获方法，其特征在于，包括： 1) 对N点接收信号进行FFT变换，变换后的序列记为卩；其中N为2的幂次； 2) 对N点本地码信号进行FFT变换，对变换后的序列取共辄，得到的序列记为爲； 3) 将爲循环右移m位后与六对应点相乘，得到序列馬，对爲做FFT逆变换，输出的序 列记为Λ ; 4) 将馬循环左移m位，输出的序列4即为第m个频点下N种不同码相位的相干积分结 果； 5) 将4的包络最大值与门限Vt对比，若超过门限则认为待捕获的卫星导航信号存在， 并输出对应的码相位和多普勒频率。2. 根据权利要求1所述的GNSS信号免混频并行码相位捕获方法，其 特征在于，所述步骤1)中，；其中，，PniS NXN维的列置换矩阵；T表示转置； m = 0, 1，...，N-I JHIFTni表示将序列循环左移m位；F N为用于计算傅里叶变换的矩阵，;?为基带信号。3. 根据权利要求2所述的GNSS信号免混频并行码相位捕获方法，其特征在于，所述步 骤2)中，；其中，conj表示取共辄；E为本地伪随机码矢量。4. 根据权利要求3所述的GNSS信号免混频并行码相位捕获方法，其特征在于，所述步 骤4)中，5. 根据权利要求4所述的GNSS信号免混频并行码相位捕获方法，其特征在于，所述步 骤5)中，门限_，其中，。"为噪声均方根，Pfa为单次检测的虚警概率，In 为取自然对数。
【专利摘要】本发明公开了一种GNSS信号免混频并行码相位捕获方法，对N点接收信号进行FFT变换，变换后的序列记为其中N为2的幂次；对N点本地码信号进行FFT变换，对变换后的序列取共轭，得到的序列记为将循环右移m位后与对应点相乘，得到序列对做FFT逆变换，输出的序列记为将循环左移m位，输出的序列即为第m个频点下N种不同码相位的相干积分结果；将的包络最大值与门限对比，若超过门限则认为信号存在，并输出对应的码相位和多普勒频率。本发明的方法无需对信号先进行变频即可完成多普勒频率的搜索，且搜索精度高，计算简单，容易实现。
【IPC分类】G01S19/30
【公开号】CN105182376
【申请号】CN201510637983
【发明人】向为, 朱增贤, 郑彬, 王帅, 彭果, 张华 , 易文鑫, 杨丽莎
【申请人】湖南北云科技有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月30日