基于分段FFT算法的GPSL1L2C信号快速捕获算法研究.docx

基于分段FFT算法的GPSL1L2C信号快速捕获算法研究
随着卫星导航系统在航空、航海、陆地等领域的广泛应用，GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）已经成为现代导航和定位技术中最为常用的一种技术。GPS信号是通过卫星向地面发射信号，由GPS接收机进行信号接收、定位和计算，因此在GPS系统中信号捕获是系统运行重要的一部分。
GPS信号的捕获是接收GPS信号的第一步，其目的是找到卫星发射的L1、L2、L5等信号的存在时间、载频和载波相位等重要信息，确定接收时刻、本地振荡器参数以及卫星信号传输延迟等重要参数。传统的GPS信号捕获通常采用FFT算法进行信号频谱分析，然而，由于GPS信号频谱各项异性严重，GPS信号的带宽与中心频率之比极小（大约为0.001），使得传统FFT算法不能很好地满足GPS信号捕获的要求。
为了解决GPS信号频谱各向异性的问题，基于分段FFT的GPS信号捕获算法应运而生。分段FFT算法将信号分为若干个小段，采用FFT算法对小段信号进行FFT变换并将结果合并，以取得整个GPS信号频谱。其中FFT小段的宽度与GPS信号的频域关系密切，需要综合考虑信噪比、污染、分辨率等因素进行调整。
基于分段FFT的GPS信号捕获算法主要包括三部分：信号前处理、FFT分解和多普勒搜索。信号前处理主要包括信号采样、随机码同步、累加积等，以减小信号的噪声、抑制干扰和提高信噪比；FFT分解将GPS信号分为若干个小段，并采用FFT算法计算每个小段的频谱；多普勒搜索是根据多普勒频移的特征，搜索出GPS信号在空间中的位置，从而确定接收机与卫星之间的距离、速度等重要信息。
基于分段FFT的GPS信号捕获算法具有以下优点：
1.采用分段FFT算法对GPS信号进行捕获，可以有效克服GPS信号频谱各向异性引起的频谱分析困难问题；
2.采用多普勒搜索技术可以提高GPS信号捕获的灵敏度和捕获速度，较高的效率能够支撑频繁的GPS信号捕获；
3.采用GPS多普勒频移的特征进行搜索，能够克服GPS信号因多普勒效应导致的频率漂移问题；
4.支持多个GPS频段信号的捕获，不受GPS信号类型的限制，能够满足多种GPS应用场景的要求。
总之，基于分段FFT的GPS信号捕获算法是一种有效的、高效的、可靠的GPS信号捕获方法，能够支撑GPS系统在多个应用领域的广泛应用，并具有很好的应用前景。