一種基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法及裝置製造方法

2023-06-04 11:57:36 2

一種基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開一種基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法及裝置，其方法包括以下步驟：對下採樣混頻產生中頻信號r(t)進行FFT運算得到R(k)；產生本地複製碼信號，並在預設的都卜勒頻移範圍內進行多頻率點的盲混疊；盲混疊信號進行FFT運算得到頻域的盲混疊信號並對其取復共軛得到H(k)*；將R(k)與H(k)*相乘得到Y(k)，並對Y(k)做IFFT運算，得到y(t)，找出y(t)幅值最大的位置，即為偽碼相位值c(t)；將得到的c(t)與中頻信號r(t)相乘實現偽碼信號與載波信號的盲分離，得到載波信號x(t)；對x(t)做FFT運算得到信號頻譜，找出最大峰值所對應的頻率值，即為載波都卜勒頻移值kd，從而完成捕獲工作。本發明的方法及裝置適用於GPS衛星導航信號的捕獲，進一步減小了信號捕獲所需的運算量，提高捕獲速度與捕獲效率。
【專利說明】
—種基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法及裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及GPS信號處理領域，更具體地，涉及一種基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法及裝置。

【背景技術】
[0002]全球衛星導航系統是能夠為用戶提供全天候，全實時，高精度定位與導航等服務的衛星導航系統。作為國家重要的信息基礎設施和戰略設施，全球衛星導航系統是國家綜合國力的重要標誌，是保障國家安全的重要基石，為國民經濟和國防建設提供技術支持，具有顯著的經濟效益和社會意義。
[0003]衛星信號的捕獲過程是一個三維參數的捕獲過程。選取一顆衛星號參數後，利用偽隨機碼的強自相關性這一特徵，設置不同的都卜勒頻移和偽碼相位參數進行相關運算，直到偽隨機碼的自相關峰值超過設定的閾值，從而捕獲成功，同時記錄此位置的都卜勒頻移和偽碼相位。
[0004]目前傳統的捕獲方法主要有兩種:時域串行搜索捕獲方法和頻域並行搜索捕獲方法。時域串行搜索捕獲方法具有結構簡單，易於實現等優點，但其運算量巨大，捕獲時間長。而頻域並行捕獲方法是指基於快速傅立葉變換的頻域循環相關捕獲算法，它是將時域內的相關運算用頻域內傅立葉變換後的乘積來代替，從而減少運算量，提高捕獲速度。目前關於衛星導航信號快速捕獲方法的研究主要是基於這種頻域並行方法來開展的，但頻域並行方法同樣需要在每個載波都卜勒頻移點與偽碼相位點進行多次的相關運算，因此，減少捕獲搜索過程中的相關運算次數可以進一步提高衛星信號的捕獲速度。


【發明內容】

[0005]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題。
[0006]本發明的首要目的是提供一種基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法。
[0007]本發明的進一步目的是提供一種基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲裝置。
[0008]為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下:
[0009]一種基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法，包括如下步驟:
[0010]S1:衛星導航信號經過天線接收後，下採樣混頻變為中頻信號r(t)，對r(t)進行FFT運算得到R (k)；
[0011]S2:產生本地複製碼信號Si(t)，在預設的都卜勒頻移範圍內進行M個頻率點的盲混疊，M為正整數，得到盲混疊信號h(t)；
[0012]S3:對盲混疊信號h(t)進行FFT運算得到頻域的盲混疊信號H(k)，並對其取復共軛得到H(k)%
[0013]S4:將R (k)與H (k) *相乘得到Y (k)，並對Y (k)做IFFT運算，得到y⑴，找出幅值最大的位置，即為偽碼相位值c (t)；
[0014]S5:將得到的c(t)與中頻信號r(t)相乘實現偽碼信號與載波信號的盲分離，得到載波信號X (t);
[0015]S6:對x(t)做FFT運算得到信號頻譜，找出最大峰值所對應的頻率值，即為載波都卜勒頻移值kd，從而完成捕獲工作。
[0016]在一種優選的方案中，步驟SI中，所述中頻信號r(t)的表達式為:

【權利要求】
1.一種基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法，其特徵在於，包括如下步驟: S1:衛星導航信號經過天線接收後，下採樣混頻變為中頻信號r(t)，對r(t)進行FFT運算得到R(k)； S2:產生本地複製碼信號Si(t)，在預設的都卜勒頻移範圍內進行M個頻率點的盲混疊，M為正整數，得到盲混疊信號h(t)； 53:對盲混疊信號h(t)進行FFT運算得到頻域的盲混疊信號H (k)，並對其取復共軛得到 H(k)*; 54:將R (k)與H (k) *相乘得到Y (k)，並對Y (k)做IFFT運算，得到y⑴，找出幅值最大的位置，即為偽碼相位值c (t)； 55:將得到的c(t)與中頻信號r(t)相乘實現偽碼信號與載波信號的盲分離，得到載波信號x(t)； 56:對x(t)做FFT運算得到信號頻譜，找出最大峰值所對應的頻率值，即為載波都卜勒頻移值kd，從而完成捕獲工作。
2.根據權利要求1所述的基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法，其特徵在於，步驟SI中，所述中頻信號r(t)的表達式為:
r(t) - y/?ΑC(t)D(i)cos(OJ11J + θ0) + n, (t)， 其中，C(t)是C/A碼，A表示C/A碼的幅度，D (t)表示數據碼，ωιρ表示中頻載波頻率，Θ ^是載波初始相位，H1 (t)是指信號白噪聲； 所述R(k)的表達式為: ⑷.ηπΜΝ ο
H-O
3.根據權利要求1所述的基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法，其特徵在於，步驟S2中，所述本地複製碼信號Si (t)的表達式為: 其中，Oi表示本地複製碼信號角頻率； 所述盲混疊信號h(t)的表達式為:
M /HO 二 。

/-1
4.根據權利要求1所述的基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法，其特徵在於，步驟S3中，所述頻域的盲混疊信號H (k)，及其復共軛H(k)*，如下列式子所示: //(/ =、.，k=0, 1』…』 N-1,
W-O
I/(kY - ll(k) ?
5.根據權利要求1所述的基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法，其特徵在於，步驟54中，所述￥00、7(0、(3(0如下列式子所示:
Y(k) = R(k) XH(k)*，
6.根據權利要求1所述的基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法，其特徵在於，步驟S5中，所述載波信號x(t)的表達式為:
X (t) =c (t) Xr ⑴。
7.根據權利要求1所述的基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲方法，其特徵在於，步驟S2中，所述預設的都卜勒頻移範圍為-1OkHz~10kHz，所述M = 21，對M個頻率點進行盲混疊的具體方法為: 首先產生載波都卜勒頻移為OkHz的本地複製碼信號，然後以OkHz為中心，分別進行[-10kHz,-9kHz,-8kHz, —,8kHz,9kHz, 1kHz]的頻率移動，產生 21 個以 IkHz 為間隔的本地複製碼信號Si(t)，i = 1,2,-,21 ;並將這些不同頻率點的本地複製碼信號在時域內進行累加混疊，從而得到時域盲混疊信號h(t)。
8.一種基於盲混疊與盲分離的衛星導航信號捕獲裝置，其特徵在於，包括: (1)衛星導航信號接收模塊:用於接受衛星導航信號r(t)，並對其做FFT運算，得到R(k)； (2)盲混疊模塊:用於產生本地複製碼信號Si(t)，並都卜勒頻移範圍[-10kHz，1kHz]內對其做多頻率點的盲混疊，得到盲混疊信號h(t)； (3)取復共軛模塊:用於對盲混疊後的信號h(t)做FFT運算，得到H(k)，並對H(k)復共軛，得到H(k)*; (4)取偽碼相位值模塊:用於將R(k)與H(k廣相乘，得到Y(k)，並對Y(k)做IFFT運算，得到y(t)，找出y(t)幅值最大的位置，即為偽碼相位值c(t)； (5)盲分離模塊:用於將c(t)與r(t)相乘實現偽碼信號與載波信號的盲分離，得到載波信號x(t)； (6)取載波都卜勒頻移值模塊:用於對x(t)做FFT運算得到信號頻譜，找出最大峰值所對應的頻率值，即為載波都卜勒頻移值kd，從而完成捕獲工作。
【文檔編號】G01S19/30GK104199060SQ201410378113
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】謝勝利, 周郭許, 謝侃, 易清明 申請人:廣東工業大學