一种大多普勒下时分导航信号的两级快速信号捕获方法技术

本申请涉及一种大多普勒下时分导航信号的两级快速信号捕获方法。方法包括：获取导航接收机接收的数字基带信号，对数字基带信号进行采样，得到第一采样信号；遍历第一码相位搜索范围，对第一采样信号对应的时分脉冲序列进行码相位捕获，得到第一伪码相位捕获结果；等待预设时间间隔后，对数字基带信号进行采样，得到第二采样信号，根据预先估计的数字基带信号的最大多普勒得到第二码相位搜索范围；遍历第二码相位搜索范围，对第二采样信号对应的时分脉冲序列进行码相位捕获，得到第二伪码相位捕获结果；根据第一伪码相位捕获结果和第二伪码相位捕获结果，得到载波多普勒。采用本方法能够对存在大多普勒频偏下的时分扩频信号进行快速捕获。行快速捕获。行快速捕获。

【技术实现步骤摘要】
一种大多普勒下时分导航信号的两级快速信号捕获方法


[0001]本申请涉及卫星导航
，特别是涉及一种大多普勒下时分导航信号的两级快速信号捕获方法。

技术介绍

[0002]北斗导航系统具有全球覆盖、全天侯工作等特点，北斗导航已经被广泛的应用到各行各业中，包括车辆与飞行器导航、个人导航、桥梁监测、现代农业、精密测绘等领域。GPS接收机中，信号的捕获是信号跟踪和解调导航数据位的前提。捕获时需要对GPS星座中的每一颗卫星同时完成载波多普勒频移搜索和C/A码初始相位搜索。北斗系统通过增加Ka频点的测量链路，提升了系统的测量性能。Ka频点信号载波频率高，多普勒动态范围大，且采用时分体制信号，即在传统连续导航信号基础上，调制了一个时分脉冲控制序列，由连续信号变成了非连续信号。另一方面，采用低轨卫星播发导航增强信号，可进一步提升北斗系统的性能，但低轨卫星动态大，导致增强信号多普勒变化范围大，同时为了解决低轨卫星的收发隔离问题，增强信号也可能采用时分体制，因此地面接收到的低轨导航增强信号也是一种大多普勒的时分信号。
[0003]在传统方法中，要完成信号的捕获，需要在伪码和多普勒频率的不确定区域内进行搜索，对于大多普勒的时分导航信号，传统连续信号的捕获方法将面临较大的性能损耗，且需要克服大多普勒引起的搜索空间急剧增加的问题。利用辅助信息的方法虽然可以压缩信号捕获时的搜索范围，但是需要提前获知卫星星历和自身的概略位置。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种大多普勒下时分导航信号的两级快速信号捕获方法。
[0005]一种大多普勒下时分导航信号的两级快速信号捕获方法，所述方法包括：获取导航接收机接收的数字基带信号，对所述数字基带信号进行采样，得到第一采样信号；所述数字基带信号包括大多普勒频偏的时分扩频信号；遍历预先设置的第一码相位搜索范围，对所述第一采样信号对应的时分脉冲序列进行码相位捕获，得到第一码相位搜索范围内的伪码相位捕获结果，根据所述伪码相位捕获结果的最大值，得到第一伪码相位捕获结果；在所述第一采样信号的起始采样点，等待预先设置的时间间隔后，对所述数字基带信号进行采样，得到第二采样信号，根据预先估计的所述数字基带信号对应的最大多普勒计算得到第二码相位搜索范围；遍历所述第二码相位搜索范围，对所述第二采样信号对应的时分脉冲序列进行码相位捕获，得到对应的第二伪码相位捕获结果；根据所述第一伪码相位捕获结果和所述第二伪码相位捕获结果，得到载波多普勒。
[0006]在其中一个实施例中，还包括：所述数字基带信号的数学模型为：其中，为导航接收设备接收到的数字基带信号，为载波的振幅，为卫星导航电文，为采样点，为信号传输延迟，为信号的载波多普勒，w(k)为基带噪声，为导航信号中的扩频码，为时分脉冲信号，为虚数单位符号，为射频载波初始相位。
[0007]在其中一个实施例中，还包括：对所述第一采样信号的每一时分脉冲和当前码相位对应的本地扩频码进行相干积分后的多个相干积分结果进行非相干累加，得到当前码相位对应的非相干累加结果；所述当前码相位在预先设置的第一码相位搜索范围内；遍历所述第一码相位搜索范围，得到第一码相位搜索范围内每一码相位对应的非相干累加结果，根据每一所述非相干累加结果和判决门限的大小关系，得到第一码相位搜索范围内的伪码相位捕获结果。
[0008]在其中一个实施例中，还包括：当所述非相干累加结果大于判决门限时，码相位捕获成功，根据当前本地扩频码对应的码相位，得到捕获结果；当所述非相干累加结果小于或等于判决门限时，码相位捕获失败，在所述第一码相位搜索范围内向后滑动预先设置的伪码相位搜索间隔，计算滑动后的码相位对应的非相干累加结果，迭代上述过程，直至所述第一码相位搜索范围内每一码相位搜索完毕时，停止迭代，输出第一码相位搜索范围内的捕获结果。
[0009]在其中一个实施例中，还包括：对所述第一采样信号的每一时分脉冲和当前码相位对应的本地扩频码进行相干积分后的多个相干积分结果进行非相干累加，得到当前码相位对应的非相干累加结果为：其中，为码相位为对应的非相干累加结果，为基带数字信号的相位，为基带复信号，为第个脉冲信号的起始采样点位置，为本地复制的相位为的扩频码，为短时相关长度，为第一采样信号对应的脉冲个数。
[0010]在其中一个实施例中，还包括：根据预先估计的所述数字基带信号对应的最大多普勒计算得到第二码相位搜索范围为：
其中，为第二码相位搜索范围，为数字基带信号对应的最大多普勒，，为信号射频频率，为伪码速率，表示向上取整运算，为时间间隔，为伪码相位搜索间隔。
[0011]在其中一个实施例中，还包括：根据所述第一伪码相位捕获结果和所述第二伪码相位捕获结果，得到载波多普勒为：其中，为载波多普勒，为信号射频频率与伪码速率的比值，为第二伪码相位捕获结果，为第一伪码相位捕获结果，为时间间隔。
[0012]在其中一个实施例中，还包括：所述第二伪码相位捕获结果为：其中，为第二伪码相位捕获结果，为当取最大时对应的值，为码相位为对应的非相干累加结果，为第一伪码相位捕获结果，为第二码相位搜索范围，为伪码相位搜索间隔。
[0013]在其中一个实施例中，还包括：所述第一伪码相位捕获结果为：其中，为第一伪码相位捕获结果，为码相位，为当取最大时对应的值，为码相位为对应的非相干累加结果，为伪码相位搜索间隔，为伪码相位搜索单元数。
[0014]在其中一个实施例中，还包括：根据所述时间间隔和所述伪码相位搜索间隔得到载波多普勒的估计精度为：其中，为载波多普勒的估计精度，为伪码相位搜索间隔，为信号射频频率与伪码速率的比值；调整所述时间间隔和所述伪码相位搜索间隔以调整载波多普勒的捕获精度。
[0015]一种大多普勒下时分导航信号的两级快速信号捕获装置，所述装置包括：信号获取模块，用于获取导航接收机接收的数字基带信号，对所述数字基带信号进行采样，得到第一采样信号；所述数字基带信号包括大多普勒频偏的时分扩频信号；
第一级搜索模块，用于遍历预先设置的第一码相位搜索范围，对所述第一采样信号对应的时分脉冲序列进行码相位捕获，得到第一码相位搜索范围内的伪码相位捕获结果，根据所述伪码相位捕获结果的最大值，得到第一伪码相位捕获结果；搜索范围确定模块，用于在所述第一采样信号的起始采样点，等待预先设置的时间间隔后，对所述数字基带信号进行采样，得到第二采样信号，根据预先估计的所述数字基带信号对应的最大多普勒计算得到第二码相位搜索范围；第二级搜索模块，用于遍历所述第二码相位搜索范围，对所述第二采样信号对应的时分脉冲序列进行码相位捕获，得到对应的第二伪码相位捕获结果；载波多普勒估计模块，用于根据所述第一伪码相位捕获结果和所述第二伪码相位捕获结果，得到载波多普勒。
[0016]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：获取导航接收机接收的数字基带信号，对所述数字基带信号进行采样，得到第一采样信号；所述数字基带信号包括大多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大多普勒下时分导航信号的两级快速信号捕获方法，其特征在于，所述方法包括：获取导航接收机接收的数字基带信号，对所述数字基带信号进行采样，得到第一采样信号；所述数字基带信号包括大多普勒频偏的时分扩频信号；遍历预先设置的第一码相位搜索范围，对所述第一采样信号对应的时分脉冲序列进行码相位捕获，得到第一码相位搜索范围内的伪码相位捕获结果，根据所述伪码相位捕获结果的最大值，得到第一伪码相位捕获结果；在所述第一采样信号的起始采样点，等待预先设置的时间间隔后，对所述数字基带信号进行采样，得到第二采样信号，根据预先估计的所述数字基带信号对应的最大多普勒计算得到第二码相位搜索范围；遍历所述第二码相位搜索范围，对所述第二采样信号对应的时分脉冲序列进行码相位捕获，得到对应的第二伪码相位捕获结果；根据所述第一伪码相位捕获结果和所述第二伪码相位捕获结果，得到载波多普勒。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字基带信号的数学模型为：其中，为导航接收设备接收到的数字基带信号，为载波的振幅，为卫星导航电文，为采样点，为信号传输延迟，为信号的载波多普勒，w(k)为基带噪声，为导航信号中的扩频码，为时分脉冲信号，为虚数单位符号，为射频载波初始相位。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述遍历预先设置的第一码相位搜索范围，对所述第一采样信号对应的时分脉冲序列进行码相位捕获，得到第一码相位搜索范围内的伪码相位捕获结果包括：对所述第一采样信号的每一时分脉冲和当前码相位对应的本地扩频码进行相干积分后的多个相干积分结果进行非相干累加，得到当前码相位对应的非相干累加结果；所述当前码相位在预先设置的第一码相位搜索范围内；遍历所述第一码相位搜索范围，得到第一码相位搜索范围内每一码相位对应的非相干累加结果，根据每一所述非相干累加结果和判决门限的大小关系，得到第一码相位搜索范围内的伪码相位捕获结果。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据每一所述非相干累加结果和判决门限的大小关系，得到第一码相位搜索范围内的伪码相位捕获结果的步骤，包括：当所述非相干累加结果大于判决门限时，码相位捕获成功，根据当前本地扩频码对应的码相位，得到捕获结果；当所述非相干累加结果小于或等于判决门限时，码相位捕获失败，在所述第一码相位搜索范围内向后滑动预先设置的伪码相位搜索间隔，计算滑动后的码相位对应的非相干累加结果，迭代上述过程，直至所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：林红磊，欧钢，唐小妹，黄仰博，孙鹏跃，楼生强，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：