高靈敏度GPS信號快速捕獲新方法

楊久東，王文軍，孫 躍

(華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,河北 唐山 063210)

0 引言

全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)泛指美國于1964年投入使用的一種全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了在地球任何地方都可以享用實(shí)時、可靠、精確的定位服務(wù)，而GPS接收機(jī)是其實(shí)現(xiàn)精確快速定位的關(guān)鍵。相比于硬件接收機(jī)，軟件接收機(jī)將所有信號處理過程都移植到可編程的微處理器中實(shí)現(xiàn)，具有靈活性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)和升級方便等顯著優(yōu)勢。例如，要進(jìn)行算法測試或者當(dāng)GPS導(dǎo)航電文發(fā)生變化時，軟件接收機(jī)只需對內(nèi)部的軟件程序進(jìn)行升級，而無需對系統(tǒng)整體進(jìn)行大的改動，就可以完成這些需求[1-3]。

GPS信號捕獲問題是一個在多普勒頻率域和C/A碼相位域的二維搜索問題[4]。早期GPS接收機(jī)通常采用滑動相關(guān)捕獲算法，該算法是一種串行捕獲算法，運(yùn)算量很大，捕獲時間較長[5]。為了提高捕獲速度，基于FFT的并行快速捕獲框架被提出。并行捕獲算法的捕獲速度得到很大提升，但這并沒有解決弱信號條件下的信號捕獲問題[6-8]。文獻(xiàn)[9]提出基于分段移位平均周期圖的高動態(tài)GPS信號捕獲算法，實(shí)現(xiàn)了低信噪比下大動態(tài)范圍的GPS信號捕獲，但算法的復(fù)雜度較高。文獻(xiàn)[10]設(shè)計了一種并行頻域搜索捕獲算法，該算法在同一時間對所有碼時延進(jìn)行處理，可以減少運(yùn)算量，但是其對弱信號的捕獲能力較差。文獻(xiàn)[11]采用差分相干累積，并引入峰值比作為判決變量，實(shí)現(xiàn)了GPS信號的精密捕獲。

針對弱信號條件下的GPS信號捕獲問題，本文提出了一種兼顧捕獲靈敏度與捕獲速度的捕獲算法。……