本發(fā)明屬于導(dǎo)航接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度搜索捕獲技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于混合搜索并結(jié)合二分查找的北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法。

背景技術(shù)：

隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航新技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，導(dǎo)航接收機(jī)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。其中，捕獲和跟蹤是接收機(jī)基帶信號(hào)處理的關(guān)鍵技術(shù)，其會(huì)直接影響接收機(jī)的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，由于衛(wèi)星與用戶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)造成多普勒頻移，如果用戶沒有同時(shí)調(diào)整本地復(fù)現(xiàn)的載波頻率，那么對(duì)測(cè)距碼的相關(guān)過程，將會(huì)因用戶接收機(jī)頻率響應(yīng)的滾降特性而受到嚴(yán)重的衰減，從而導(dǎo)致無法捕獲到信號(hào)，而且捕獲模塊的運(yùn)算效率和精度將直接影響后續(xù)跟蹤和定位解算模塊。所以，在捕獲衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，必須精確補(bǔ)償載波頻率的多普勒頻移。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法有三種：串行搜索捕獲、并行頻率空間搜索捕獲和并行碼相位搜索捕獲。其中串行搜索捕獲方法采用串行方式對(duì)所有可能的頻率和碼相位值進(jìn)行二維搜索，比較耗時(shí)；相對(duì)于串行捕獲方法而言，由于并行頻率空間搜索捕獲方法不需要進(jìn)行串行搜索，因此可以提高運(yùn)算速度，但此方法的頻率分辨率比串行捕獲方法的要低；與并行頻率空間搜索捕獲相比，并行碼相位搜索捕獲方法將搜索空間降低為只對(duì)搜索范圍內(nèi)多個(gè)頻點(diǎn)的搜索，對(duì)于載頻參數(shù)的估計(jì)精度與串行搜索捕獲方法類似。三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但三種方法得到的載波頻率都不夠精確。為給跟蹤環(huán)提供精確的初始條件，捕獲后得到的載波多普勒頻移應(yīng)在幾十Hz范圍以內(nèi)。所以尋找一種可以在幾乎不影響捕獲性能的條件下，既能精確測(cè)量載波多普勒頻移，又有較快運(yùn)算速度的方法，是完善捕獲模塊的一個(gè)極其重要的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

1)將輸入的北斗數(shù)字中頻信號(hào)與本地載波信號(hào)進(jìn)行混頻，如果本地載波信號(hào)的頻率與輸入的北斗數(shù)字中頻信號(hào)中調(diào)制載波的頻率一致，則輸入的測(cè)距碼信號(hào)得到恢復(fù)；

2)將步驟1)中得到的輸入的偽測(cè)距信號(hào)與本地測(cè)距碼信號(hào)在頻域進(jìn)行循環(huán)互相關(guān)操作，若本地測(cè)距碼信號(hào)與輸入的測(cè)距碼信號(hào)完全同步，則粗略的基帶信號(hào)得到恢復(fù)；

3)對(duì)步驟2)得到的粗略的基帶信號(hào)在時(shí)域取模并進(jìn)行非相干積分，然后從上述積分后的結(jié)果中搜索相關(guān)峰的索引值對(duì)應(yīng)的測(cè)距碼相位和載波頻率，如果成功捕獲該衛(wèi)星，則進(jìn)入步驟4)，反之，如果當(dāng)?shù)谝惠喭暾亩嗥绽疹l移遍歷搜索完成后，仍然沒有捕獲到該衛(wèi)星信號(hào)，則重復(fù)步驟1)～步驟3)；

4)根據(jù)步驟3)中得到的測(cè)距碼相位信息生成本地測(cè)距碼，并與步驟2)中得到的粗略的基帶信號(hào)在時(shí)域相乘，恢復(fù)載波信號(hào)；

5)對(duì)步驟4)中得到的載波信號(hào)在頻域取模，從取模后的結(jié)果中搜索相關(guān)峰的索引值對(duì)應(yīng)的載波頻率；

6)比較步驟5)中得到的載波頻率點(diǎn)前后兩個(gè)頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相關(guān)峰值大小，并以二分查找法在已知載波頻率點(diǎn)附近逐級(jí)縮小頻率搜索步長，精化對(duì)載波頻率的搜索，最終將載頻分辨率穩(wěn)定在十幾～幾十Hz范圍。

在步驟1)中，所述的將輸入的北斗數(shù)字中頻信號(hào)與本地載波信號(hào)進(jìn)行混頻，如果本地載波信號(hào)的頻率與輸入的北斗數(shù)字中頻信號(hào)中調(diào)制載波的頻率一致，則輸入的測(cè)距碼信號(hào)得到恢復(fù)的方法是：對(duì)北斗數(shù)字中頻信號(hào)數(shù)據(jù)樣點(diǎn)每隔1ms讀取信號(hào)，生成兩組輸入信號(hào)Signal1和Signal2；在中頻信號(hào)頻率±10KHz范圍內(nèi)生成搜索步長為500Hz的本地載波同相sin信號(hào)和正交cos信號(hào)，并以與衛(wèi)星信號(hào)一致的采樣頻率進(jìn)行1ms采樣；將兩組輸入信號(hào)Signal1和Signal2分別與本地載波同相sin信號(hào)及正交cos信號(hào)進(jìn)行混頻相乘，利用積分器對(duì)輸入信號(hào)經(jīng)過1ms的相干積分，得到對(duì)應(yīng)于同相支路和正交支路的兩個(gè)信號(hào)i(n)和q(n)，并將i路和q路信號(hào)組合得到復(fù)數(shù)信號(hào)x(n)＝i(n)+jq(n)，然后進(jìn)行傅里葉運(yùn)算轉(zhuǎn)換到頻域；當(dāng)載波頻率與輸入信號(hào)的載波頻率一致時(shí)，載波信號(hào)被剝離，輸入的測(cè)距碼信號(hào)得到恢復(fù)。

在步驟2)中，所述的將步驟1)中得到的輸入的測(cè)距碼信號(hào)與本地測(cè)距碼信號(hào)在頻域進(jìn)行循環(huán)互相關(guān)操作，若本地測(cè)距碼信號(hào)與輸入的測(cè)距碼信號(hào)完全同步，則粗略的基帶信號(hào)得到恢復(fù)的方法是：生成1ms長度的本地測(cè)距碼信號(hào)，以輸入的中頻信號(hào)的采樣頻率進(jìn)行采樣，再進(jìn)行傅里葉運(yùn)算轉(zhuǎn)換到頻域并取其共軛；將步驟1)得到的輸入的測(cè)距碼信號(hào)與本地測(cè)距碼信號(hào)在頻域進(jìn)行一個(gè)周期的循環(huán)相乘，當(dāng)本地測(cè)距碼與輸入信號(hào)的測(cè)距碼完全同步時(shí)，測(cè)距碼信號(hào)被剝離，粗略的基帶信號(hào)得到恢復(fù)。

在步驟3)中，所述的對(duì)步驟2)得到的粗略的基帶信號(hào)在時(shí)域取模并進(jìn)行非相干積分，然后從上述積分后的結(jié)果中搜索相關(guān)峰的索引值對(duì)應(yīng)的測(cè)距碼相位和載波頻率，如果成功捕獲該衛(wèi)星，則進(jìn)入步驟4)，反之，如果當(dāng)?shù)谝惠喭暾亩嗥绽疹l移遍歷搜索完成后，仍然沒有捕獲到該衛(wèi)星信號(hào)，則重復(fù)步驟1)～步驟3)的方法是：將步驟2)中得到的粗略的基帶信號(hào)進(jìn)行IFFT運(yùn)算得到時(shí)域相關(guān)結(jié)果，并對(duì)其進(jìn)行取模運(yùn)算，獲得對(duì)應(yīng)于測(cè)距碼相位和載波頻率的相關(guān)峰結(jié)果；對(duì)上述最大相關(guān)峰值所在碼片范圍進(jìn)行剔除，然后從剩余的相關(guān)值中搜索第二相關(guān)峰值，計(jì)算最大相關(guān)峰值和第二相關(guān)峰值的比值；將上述比值與設(shè)定的捕獲門限閾值進(jìn)行比較，若超過捕獲門限閾值，則B1衛(wèi)星信號(hào)粗捕獲成功，確定相應(yīng)的測(cè)距碼相位和載波頻率參數(shù)，作為進(jìn)入下一步操作的初始條件；若比值沒有超過捕獲門限閾值，則將在搜索完所有的可能多普勒頻移后重復(fù)1)～步驟3)，直到捕獲到衛(wèi)星信號(hào)。

在步驟4)中，所述的根據(jù)步驟3)中得到的測(cè)距碼相位信息生成本地測(cè)距碼，并與步驟2)中得到的粗略的基帶信號(hào)在時(shí)域相乘，恢復(fù)載波信號(hào)的方法是：首先根據(jù)步驟3)中得到的測(cè)距碼相位信息中的測(cè)距碼初始相位信息生成本地測(cè)距碼信號(hào)，然后將步驟2)中得到的粗略的基帶信號(hào)與本地測(cè)距碼信號(hào)在時(shí)域進(jìn)行一個(gè)周期的循環(huán)相乘；若本地測(cè)距碼與步驟3)輸出的信號(hào)中殘留的測(cè)距碼信息完全同步，測(cè)距碼信號(hào)被徹底剝離，可恢復(fù)輸入的載波信號(hào)。

在步驟5)中，所述的對(duì)步驟4)中得到的載波信號(hào)在頻域取模，從取模后的結(jié)果中搜索相關(guān)峰的索引值對(duì)應(yīng)的載波頻率點(diǎn)的方法是：將步驟4)中得到的載波信號(hào)進(jìn)行傅里葉運(yùn)算轉(zhuǎn)換到頻域，并對(duì)其進(jìn)行取模，找出相關(guān)峰值，峰值所在位置對(duì)應(yīng)的頻率即為載波頻率。

在步驟6)中，所述的比較步驟5)中得到的載波頻率點(diǎn)前后兩個(gè)頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相關(guān)峰值大小，并以二分查找法在已知載波頻率點(diǎn)附近逐級(jí)縮小頻率搜索步長，精化對(duì)載波頻率的搜索，最終將載頻分辨率穩(wěn)定在十幾～幾十Hz范圍的方法是：比較步驟5)中得到的載波頻率點(diǎn)k前后兩個(gè)頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)相關(guān)值Z(f_k-1)和Z(f_k+1)的大小，并在粗捕獲確定的±500Hz范圍內(nèi)預(yù)先定義頻率搜索步長Δf；如果Z(f_k-1)≥Z(f_k+1)，則在區(qū)間[f_k-Δf/2,f_k]對(duì)載波頻率進(jìn)行搜索以查找出最大相關(guān)峰值；反之，若Z(f_k-1)＜Z(f_k+1)，則在區(qū)間[f_k,f_k+Δf/2]對(duì)載波頻率進(jìn)行搜索以查找出最大相關(guān)峰值；重復(fù)上述載波頻率精化搜索過程，每次搜索后將預(yù)設(shè)步長Δf減小1/2，直到步長小于10Hz的預(yù)期閾值；若不能按要求完成載波頻率的精化搜索，則重復(fù)步驟1)～步驟6)或換下一段數(shù)據(jù)繼續(xù)進(jìn)行搜索捕獲，直至達(dá)到要求；若完成載波頻率的精化搜索，則最終將載波頻率精度穩(wěn)定在十幾～幾十Hz以內(nèi)，并輸出前述測(cè)距碼初始相位及精化后的載波頻率，保證足夠的跟蹤環(huán)路需要。

本發(fā)明提供的北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法是在頻域并行碼相位搜索的基礎(chǔ)上，結(jié)合并行頻率空間搜索算法，對(duì)搜索得到的粗頻再利用二分查找精化載頻，對(duì)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率進(jìn)行“先粗后精”的估計(jì)過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本方法能有效提高北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載頻估計(jì)精度，而且捕獲快速、可靠，實(shí)現(xiàn)簡單，對(duì)于實(shí)時(shí)接收機(jī)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法流程圖。

圖2為混合搜索捕獲算法原理流程圖。

圖3為二分查找頻率精化流程圖。

圖4(a)為混合搜索捕獲算法捕獲3號(hào)衛(wèi)星信號(hào)結(jié)果。

圖4(b)為二分查找頻率精化后3號(hào)衛(wèi)星信號(hào)捕獲結(jié)果。

圖4(c)為3號(hào)衛(wèi)星信號(hào)載頻粗估計(jì)結(jié)果。

圖4(d)為3號(hào)衛(wèi)星信號(hào)精頻估計(jì)結(jié)果。

圖5為本發(fā)明方法對(duì)9顆北斗衛(wèi)星載波頻率高精度估計(jì)結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

1)將輸入的北斗數(shù)字中頻信號(hào)與本地載波信號(hào)進(jìn)行混頻，如果本地載波信號(hào)的頻率與輸入的北斗數(shù)字中頻信號(hào)中調(diào)制載波的頻率一致，則輸入的測(cè)距碼信號(hào)得到恢復(fù)：

北斗數(shù)字中頻信號(hào)的表達(dá)式為：

其中，A_B1表示B1I信號(hào)的振幅，表示第j顆衛(wèi)星的測(cè)距碼序列，表示導(dǎo)航數(shù)據(jù)序列，w_IF表示載波頻率經(jīng)下變頻后的中頻，w_d表示載波多普勒頻移，表示載波初始相位，e(n)表示接收機(jī)噪聲，I支路為民用信號(hào)，Q支路為授權(quán)信號(hào)。

對(duì)輸入的北斗I支路數(shù)字中頻信號(hào)數(shù)據(jù)樣點(diǎn)每隔1ms讀取信號(hào)，生成兩組輸入信號(hào)Signal1和Signal2。

在中頻信號(hào)頻率±10KHz范圍內(nèi)生成搜索步長為500Hz的本地載波同相sin信號(hào)和正交cos信號(hào)，并以與衛(wèi)星信號(hào)一致的采樣頻率進(jìn)行1ms采樣。

將兩組輸入信號(hào)Signal1和Signal2分別與本地載波同相sin信號(hào)及正交cos信號(hào)進(jìn)行混頻相乘，利用積分器對(duì)輸入信號(hào)經(jīng)過1ms的相干積分而得到對(duì)應(yīng)于同相支路和正交支路的i₁、i₂、q₁和q₂四個(gè)支路信號(hào)：

其中，w_e是輸入信號(hào)與本地載波信號(hào)之間的頻率差，e_i(n)、e_q(n)是接收機(jī)噪聲e(n)與本地載波信號(hào)相乘后進(jìn)行積分的結(jié)果。

將上述i、q支路的信號(hào)組合得到復(fù)數(shù)信號(hào)x(n)＝i(n)+jq(n)，進(jìn)行歸一化可得：

x₁(n)＝i₁(n)-jq₁(n) (6)

x₂(n)＝i₂(n)-jq₂(n) (7)

對(duì)x₁(n)、x₂(n)分別進(jìn)行傅里葉運(yùn)算轉(zhuǎn)換到頻域，結(jié)果為X₁(k)和X₂(k)。當(dāng)本地載波頻率與輸入信號(hào)的載波頻率一致時(shí)，載波信號(hào)被剝離，輸入的測(cè)距碼信號(hào)得到恢復(fù)。

2)將步驟1)中得到的輸入的測(cè)距碼信號(hào)與本地測(cè)距碼信號(hào)在頻域進(jìn)行循環(huán)互相關(guān)操作，若本地測(cè)距碼信號(hào)與輸入的測(cè)距碼信號(hào)完全同步，則粗略的基帶信號(hào)得到恢復(fù)：

由本地測(cè)距碼發(fā)生器生成1ms長度的本地測(cè)距碼信號(hào)并以輸入的中頻信號(hào)的采樣頻率進(jìn)行采樣得C_B1I(n)，對(duì)C_B1I(n)進(jìn)行傅里葉變換到頻域，并取其共軛得將步驟1)處理后的輸出信號(hào)X₁(k)和X₂(k)分別與本地測(cè)距碼信號(hào)在頻域進(jìn)行一個(gè)周期的循環(huán)相乘，得：

若本地測(cè)距碼與輸入的測(cè)距碼完全同步，則測(cè)距碼信號(hào)被剝離，粗略的基帶信號(hào)得到恢復(fù)。

3)對(duì)步驟2)得到的粗略的基帶信號(hào)在時(shí)域取模并進(jìn)行非相干積分，然后從上述積分后的結(jié)果中搜索相關(guān)峰的索引值對(duì)應(yīng)的測(cè)距碼相位和載波頻率，如果成功捕獲該衛(wèi)星，則進(jìn)入步驟4)，反之，如果當(dāng)?shù)谝惠喭暾亩嗥绽疹l移遍歷搜索完成后，仍然沒有捕獲到該衛(wèi)星信號(hào)，則重復(fù)步驟1)～步驟3)：

對(duì)步驟2)得到的粗略的基帶信號(hào)進(jìn)行IFFT運(yùn)算轉(zhuǎn)換到時(shí)域，得：

對(duì)z(m)取模并進(jìn)行非相干積分可得：

從上述積分后的結(jié)果中搜索相關(guān)峰，若相關(guān)峰出現(xiàn)，則相關(guān)峰對(duì)應(yīng)于測(cè)距碼相位和粗略的載波頻率；若沒有相關(guān)峰出現(xiàn)，則本地載波發(fā)生器調(diào)整到下一搜索頻率，并重新搜索。

找到一個(gè)相關(guān)峰并不能說明對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星信號(hào)就一定存在，因?yàn)榧夥逵锌赡苡稍肼曇?，所以需要在與第一個(gè)相關(guān)峰值對(duì)應(yīng)相同的載波頻率下，分別搜索相鄰兩組輸入信號(hào)Signal和Signal中產(chǎn)生的相關(guān)峰，并取值較大的一組進(jìn)行下一步操作。在已確定的最大相關(guān)峰附近查找第二相關(guān)峰，剔除最大相關(guān)峰值所在碼片范圍，然后從剩余的相關(guān)值中搜索第二相關(guān)峰值，計(jì)算最大相關(guān)峰值和第二相關(guān)峰值的比值。

將上述相關(guān)峰比值與所設(shè)定捕獲門限閾值進(jìn)行比較，若超過捕獲門限閾值，則B1衛(wèi)星信號(hào)粗捕獲成功，確定相應(yīng)的測(cè)距碼相位和粗略的載波頻率參數(shù)，作為進(jìn)入下一步操作的初始條件；若相關(guān)峰比值沒有超過捕獲門限閾值，則將在搜索完所有的可能多普勒頻移后重復(fù)步驟1)～步驟3)，直到捕獲到衛(wèi)星信號(hào)。步驟1)～步驟3)的工作原理如圖2前半部分所示。

4)根據(jù)步驟3)中得到的測(cè)距碼相位信息生成本地測(cè)距碼，并與步驟2)中得到的粗略的基帶信號(hào)在時(shí)域相乘，恢復(fù)載波信號(hào)；

首先根據(jù)步驟3)中得到的測(cè)距碼相位信息中的測(cè)距碼初始相位信息，生成本地測(cè)距碼信號(hào)并采樣得C_B1I(n)，然后將步驟2)中得到的粗略的基帶信號(hào)與本地測(cè)距碼信號(hào)在時(shí)域進(jìn)行一個(gè)周期的循環(huán)相乘，若本地測(cè)距碼與步驟3)輸出的信號(hào)中殘留的測(cè)距碼信息完全同步，測(cè)距碼信號(hào)被徹底剝離，可恢復(fù)輸入的載波信號(hào)。

5)對(duì)步驟4)中得到的載波信號(hào)在頻域取模，從取模后的結(jié)果中搜索相關(guān)峰的索引值對(duì)應(yīng)的載波頻率點(diǎn)；

由于載波信號(hào)一般由三角函數(shù)序列充當(dāng)，其傅里葉變換的最大模值所在的索引值對(duì)應(yīng)的頻率即為該載波的頻率，所以，依據(jù)此原理將步驟4)中得到的載波信號(hào)進(jìn)行傅里葉運(yùn)算轉(zhuǎn)換到頻域，并對(duì)其進(jìn)行取模，找出相關(guān)峰值，該峰值所在位置對(duì)應(yīng)的頻率即為載波頻率。步驟4)～步驟5)的工作原理如圖2后半部分所示。

從步驟1)到步驟4)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行搜索捕獲，采取了如圖2所示的混合搜索捕獲算法思想，即將傳統(tǒng)的頻域并行碼相位搜索捕獲和并行頻率空間搜索捕獲相結(jié)合的捕獲算法。此算法能夠捕獲到精確的測(cè)距碼相位，并可以將載波頻率控制在相對(duì)較小的多普勒頻移范圍內(nèi)，為進(jìn)一步的載波頻率精化提供有利條件。

6)比較步驟5)中得到的載波頻率點(diǎn)前后兩個(gè)頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相關(guān)峰值大小，并以二分查找法在已知載波頻率點(diǎn)附近逐級(jí)縮小頻率搜索步長，精化對(duì)載波頻率的搜索，最終將載頻分辨率穩(wěn)定在十幾～幾十Hz范圍：

比較步驟5)中得到的載波頻率點(diǎn)k前后兩個(gè)頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相關(guān)峰值Z(f_k-1)和Z(f_k+1)的大小，并在粗捕獲確定的±500Hz范圍內(nèi)預(yù)先定義頻率搜索步長Δf。

如果Z(f_k-1)≥Z(f_k+1)，則在區(qū)間[f_k-Δf/2,f_k]內(nèi)對(duì)載波頻率進(jìn)行搜索以查找出最大相關(guān)峰值；反之，若Z(f_k-1)＜Z(f_k+1)，則在區(qū)間[f_k,f_k+Δf/2]內(nèi)對(duì)載波頻率進(jìn)行搜索以查找出最大相關(guān)峰值。

重復(fù)上述載波頻率精化搜索過程，每次搜索后將預(yù)設(shè)步長Δf減小1/2，直到步長小于10Hz的預(yù)期閾值。

若不能按要求完成載波頻率的精化搜索，則重復(fù)步驟1)—步驟6)或換下一段數(shù)據(jù)繼續(xù)進(jìn)行搜索捕獲，直至達(dá)到要求；若完成載波頻率的精化搜索，則最終將載波頻率分辨率穩(wěn)定在十幾～幾十Hz以內(nèi)，并輸出前述測(cè)距碼初始相位及精化后的載波頻率，保證足夠的跟蹤環(huán)路需要。衛(wèi)星信號(hào)載波頻率精化搜索流程如圖3所示。

本發(fā)明提供的北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法的效果可以通過以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步說明。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描述：該數(shù)據(jù)使用13米L波段高增益接收天線采集的實(shí)際北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)，信號(hào)經(jīng)射頻前端設(shè)備下變頻和量化處理。

實(shí)驗(yàn)參數(shù)描述：采樣頻率為240MHz；中頻頻率為61.098MHz；數(shù)據(jù)時(shí)長為20s；以16進(jìn)制形式存儲(chǔ)；測(cè)距碼相位搜索范圍為1～240000；載波頻率搜索范圍為中頻頻率±10KHz；捕獲帶寬為20MHz；捕獲門限閾值為2.5。

圖4(a)為基于混合搜索捕獲算法捕獲3號(hào)衛(wèi)星信號(hào)的結(jié)果。捕獲結(jié)果表明，3號(hào)衛(wèi)星的初始碼相位在第170766個(gè)相位采樣點(diǎn)處，載波頻率為61.098239MHz。圖4(b)為在混合搜索捕獲基礎(chǔ)上進(jìn)行二分查找頻率精化后3號(hào)衛(wèi)星信號(hào)捕獲結(jié)果。捕獲結(jié)果表明，3號(hào)衛(wèi)星的初始碼相位在第170766個(gè)相位采樣點(diǎn)處，載波頻率為61.097998MHz；對(duì)比圖4(a)和圖4(b)，我們可以清晰地看到在混合搜索捕獲算法獲得精確測(cè)距碼相位估計(jì)的同時(shí)，使用二分查找頻率精化方法能給出更加精確的載波頻率且不影響碼相位估計(jì)精度。

圖4(c)為基于混合搜索捕獲算法對(duì)3號(hào)衛(wèi)星信號(hào)載頻粗估計(jì)的相關(guān)值搜索結(jié)果。圖4(d)為在混合搜索捕獲算法基礎(chǔ)上進(jìn)行二分查找對(duì)3號(hào)衛(wèi)星信號(hào)精頻估計(jì)的相關(guān)值搜索結(jié)果。對(duì)比圖4(c)和圖4(d)載頻估計(jì)結(jié)果可知，精頻估計(jì)獲得的頻率分辨率穩(wěn)定在幾十Hz，完全可以達(dá)到跟蹤條件的需求。上述仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法能夠準(zhǔn)確的獲得所需載波頻率，并可有效提高頻率分辨率。

表1中統(tǒng)計(jì)出本發(fā)明提供的北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法對(duì)9顆北斗衛(wèi)星信號(hào)的捕獲參數(shù)信息，可直觀地反映出本發(fā)明方法能對(duì)載波頻率參數(shù)精確捕獲的優(yōu)勢(shì)。

表1衛(wèi)星信號(hào)捕獲結(jié)果

圖5為本發(fā)明提供的北斗B1頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)載波頻率高精度估計(jì)方法對(duì)9顆北斗衛(wèi)星信號(hào)精頻估計(jì)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)對(duì)比。從圖中能夠明顯地看出，本發(fā)明方法能夠?qū)⒍嗥绽疹l移穩(wěn)定在十幾～幾十Hz以內(nèi)，捕獲結(jié)果更優(yōu)，充分證明了本方法的正確性和有效性。