一种高动态多普勒频偏的两阶段捕获方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106291615A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201610606998.9(22)申请日2016.07.28(71)申请人西安空间无线电技术研究所地址710100陕西省西安市长安区西街150号(72)发明人张兆维陶孝锋史晶晶任德锋胡伟(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人陈鹏(51)Int.Cl.G01S19/29(2010.01)G01S19/30(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称一种高动态多普勒频偏的两阶段捕获方法(57)摘要一种高动态多普勒频偏的两阶段捕获方法，首先对扩频码元信号进行解扩处理，并进行快速傅里叶变换得到码元信息及其对应的频域向量，然后将码元信号依次划分到连续的多个时间累积窗口，并分别进行差分相干累积，再进行谱峰搜索得到第一次捕获结果，最后求解第二次捕获的搜索范围，并对每个时间累积窗口进行谱峰搜索得到第二次捕获结果，进而得到最终的多普勒频偏及其加速度捕获结果。本发明方法通过采用多个时间累积窗口的两阶段捕获方法将多普勒频偏捕获限定到一个更为精确的搜索范围，与现有技术相比有效地提高捕获性能，具有较好的适用效果。CN106291615ACN106291615A权利要求书1/2页1.一种高动态多普勒频偏的两阶段捕获方法，其特征在于包括如下步骤步骤一：连续接收导航卫星发送的MLopt个扩频码元信号后进行解扩处理、离散化采样[i]得到码元信号x＝[x0,...,xN-1]式中，i＝0,1,2...,MLopt，a是扩频码元信号的振幅，b是扩频码元信号发送的二进制数据，fs是接收扩频码元信号的采样频率，fd是扩频码元信号的多普勒初始频偏，fa是扩频码2元信号的多普勒频偏加速度，是扩频码元信号的初始相位，wn是均值为0、方差为σ的高斯加性白噪声，j是复数标识，rb为扩频码元信号发送二进制数据b的发送速率，N＝fs/rb是一220.56062个扩频码元信号长度且为整数，扩频码元信号的信噪比为a/σ，Lopt＝|10(2πfa/fs)-0.5|，M≥3且为整数，||为取整符号；步骤二：对步骤一得到的码元信号进行Nf点的复数快速傅里叶变换，其中，第i个码元信[i][i]号x对应的Nf点频域向量I为I[i]＝fft(x[i])式中，fft()表示Nf点的复数快速傅里叶变换，Nf≥N，Nf为正整数；步骤三：根据采样频率fs、扩频码元信号的多普勒频偏加速度fa、时间累积窗口长度Lopt将得到的MLopt个码元信号依次划分到连续的M个时间累积窗口内；步骤四：将步骤三得到的第t个时间累积窗口内的Lopt个信号进行差分相干累积，得到第t个时间累积窗口对应的累积结果为其中，i是正整数，*表示共轭运算，1≤t≤M且为整数；步骤五：根据步骤四得到的M个累积结果在搜索范围R内进行谱峰搜索，分别得到各个时间累积窗口中谱峰对应的谱峰位置其中，R＝[Fmin,Fmax]，Fmin、Fmax分别表示卫星导航接收机可能的最小、最大多普勒频偏，Fmin表示连续接收导航卫星发送的扩频码元信号的最小多普勒频偏，Fmax表示连续接收导航卫星发送的扩频码元信号的最大多普勒频偏，进而得到第一阶段的多普勒频偏捕获结果为然后遍历M个时间累积窗口，得到各个时间累积窗口对应的多普勒频偏捕获结果并分别记为步骤六：根据步骤五得到的第一阶段的M个多普勒频偏捕获结果计算第t个时间累积窗口的第二阶段捕获的搜索范围R'(t)为式中，δ＝Loptfa/rb，θ2CN106291615A权利要求书2/2页≥δ；遍历M个时间累积窗口，进而分别得到M个时间累积窗口的第二阶段捕获的搜索范围；步骤七：根据步骤六得到的M个时间累积窗口的第二阶段捕获的搜索范围R'(t)，在第t个时间累积窗口内进行谱峰搜索，得到谱峰位置为进而得到第t个时间累积窗口第二阶段的多普勒捕获结果为遍历M个时间累积窗口，得到M个时间累积窗口对应的多普勒捕获结果并分别记为步骤八：根据步骤七得到的M个捕获结果进行最小二乘拟合得到第二阶段的M个捕获结果并作为最终的多普勒频偏捕获结果。2.根据权利要求1所述的一种高动态多普勒频偏的两阶段捕获方法，其特征在于：所述的进行谱峰搜索的方法为基于最大似然准则。3CN106291615A说明书1/8页一种高动态多普勒频偏的两阶段捕获方法技术领域[0001]本发明涉及卫星导航技术领域，特别是一种高动态多普勒频偏的两阶段捕获方法。背景技术[0002]随着卫星导航技术的快速发展，尤其是国内北斗导航系统的全面建设，导航接收机的应用场景已经由陆地延伸到空中。在建筑物遮挡、雨雪尘雾等恶劣环境下，导航信号会经历很大的衰减，这就要求接收机能在很低信噪比条件下正常工作。