基于單通道的gps l1c/a、l5雙頻三碼聯(lián)合捕獲算法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于GNSS信號處理技術領域，具體涉及通過單通道實現(xiàn)GPSL1C/A、L5信 號雙頻三碼的聯(lián)合捕獲新技術。
【背景技術】
[0002] 目前，天空中有超過100顆的導航衛(wèi)星，而每顆衛(wèi)星都有多個頻點、甚至有些衛(wèi) 星每個頻點有多種擴頻碼，每個擴頻碼的下行信道都廣播各自導航電文或導頻信號。由 IS-GPS-200E接口控制文檔可知，各擴頻碼發(fā)射的信號能量相差不大。傳統(tǒng)的GPSC/A碼接 收機僅使用Ll頻段的C/A碼能量，通過累加同顆衛(wèi)星發(fā)射的所有碼的能量來提高捕獲靈敏 度是目前研宄的趨勢。
[0003] 從2007年開始，國內外開始探討累加單星座多頻點的多碼信號能量來提高接收 機的捕獲靈敏度，分別包括同頻雙碼聯(lián)合捕獲和雙頻雙碼信號聯(lián)合捕獲算法。而傳統(tǒng)多頻 點GPS接收機的各個頻點的碼相關通道是獨立工作的，疊加后雖然靈敏度提高，但是運算 量比較大。
[0004] 同頻雙碼GPSL1C/A碼與LlC碼聯(lián)合捕獲算法比傳統(tǒng)的單碼捕獲算法靈敏度提高 了 3dB，針對常規(guī)捕獲算法中的雙碼分別占用獨立的相關通道，資源消耗大的問題，將GPS Ll頻點上的C/A碼和LlC共用一個相關器通道進行處理，與傳統(tǒng)雙頻捕獲算法具有相同靈 敏度情況下，節(jié)省了近50 %的運算量或硬件資源。
[0005] 雙頻雙碼信號聯(lián)合捕獲算法：電離層干擾對GPSLIC/A碼和GPSL2C碼的碼同步 的影響極小、對不同載頻的多普勒頻率偏差的影響是固定的載頻比的結論，為通過聯(lián)合捕 獲來累加GPS不同頻點的碼信號能量提高捕獲靈敏度的方法提供了理論及工程依據。該算 法使用了獨立的C/A碼和L2CM碼通道構成雙碼聯(lián)合通道，并增加了附加運算構造捕獲檢測 量，據此提出了四種不同的GPSLIC/A與GPSL2CM的雙頻雙碼信號的聯(lián)合捕獲算法。由 于每個碼占用單獨的通道進行剝離，運算復雜度較大，但捕獲靈敏度提高了 2-3dB。以此方 法實現(xiàn)的GPSL1C/A與L5雙頻三碼信號的捕獲算法框圖如圖1所示。
[0006] 由于同頻雙碼聯(lián)合捕獲中，通過雙碼復合使用單通道在增加捕獲靈敏度的情況 下，可以節(jié)省大量的運算量，但在實現(xiàn)雙頻雙碼的聯(lián)合捕獲算法中，不同頻率的雙碼復合 后，會使得輸出的復合Sinc函數(shù)的單峰產生畸變現(xiàn)象如圖3所示，過程如下：
[0007] 雙頻輸入信號如下式所示：
【主權項】
1. 一種基于單通道的GPS LICA、L5雙頻S碼聯(lián)合捕獲算法，其步驟： 步驟一：將GPS L1C/A、L5信號通過同一個前端電路下變頻后，生成中頻信號Si(t); 步驟二：本地生成載波信號carrier,同時在此基礎上加入本地修正因子a,生成最終 具有修正作用的本地載波locaLcarrier ; 步驟S ;利用local_carrier，對Si(t)進行同相支路I、正交支路Q的載波剝離，得 到還未完成碼剝離的實部為I、虛部為Q的復信號St"de(t)，而后對其進行FFT處理，生成 FSt"de(?);此時剝離載波后的復合sine函數(shù)具有單峰性效果，其中主瓣寬度的最小值為 1355. 5Hz ； 步驟四：通過分析接收機接收到的最小功率差異、衛(wèi)星信號在電離層，大氣層傳輸過程 中由于頻率不同而引起的功率衰減差異，分析結果顯示由于發(fā)射功率引起0. 9地的差異， 由于其他損耗引起的功率差異為0. 049地，為了充分分析其影響，將其擴大到1. 5地； 步驟五；對上述1. 5地衛(wèi)星信號功率差異，分析其隨著動態(tài)多普勒頻率不同，分析該部 分的多普勒頻率偏差分布曲線；當起伏偏差為1. 5地時，多普勒頻率偏差為49化，該偏差在 捕獲捜索處理中影響很??； 步驟六；本地分別生成L5的同相碼Cxu (t)、正交碼Cx。, i (t)，L1的C/A碼。(t)等立路 碼信號后，求和得到一路復合碼信號mul_code (t)，然后進行FFT運算后取共輛，得到Fmul_ code(w)* ； 步驟^；：;將FS。。。。（ w)與Fmul_code (w) *相乘后進行IFFT，并對得到的S (t)取絕對值 后得到S_envelop(t)，然后對其進行平方處理得到S_envelop2(t); 步驟八；經過載波修正后的捕獲多普勒頻率與真實多普勒頻率之間存在一定的偏差， 利用誤差修正曲線，對其進行修正； 步驟九；對檢測量5_61^61〇護(*)進行判決處理，捕獲成功則進入跟蹤環(huán)節(jié)，否則，則重 復步驟一至步驟八。
【專利摘要】本發(fā)明提出基于單通道的GPS L1C/A、L5雙頻三碼聯(lián)合捕獲算法，利用頻差修正因子加權的本地載波發(fā)生器完成載波剝離，對復合sinc函數(shù)進行單峰修正；將傳統(tǒng)的每個碼都使用單獨的相關通道，改為求和后共用一個相關通道的本地復合碼來完成碼剝離，所提算法的運算時間比傳統(tǒng)算法節(jié)省了近67％；通過研究接收機接收到的最小前端信號強度，以及在傳播過程中由于電離層、大氣層對不同頻率電波信號的吸收損耗研究，通過建立誤差修正曲線，將捕獲得到的多普勒頻率搜索結果進行精確矯正，最終能夠成功完成捕獲。在輸入信噪比為-27dB，虛警概率為pfa＝10-3的條件下，所提算法的檢測概率為90.29％，而傳統(tǒng)聯(lián)合捕獲算法檢測概率為37.19％。
【IPC分類】G01S19-30
【公開號】CN104678411
【申請?zhí)枴緾N201510104800
【發(fā)明人】胡輝, 路春, 饒云峰
【申請人】胡輝
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月10日