本發(fā)明屬于衛(wèi)星接收機基帶信號處理領域，涉及一種基于線性調(diào)頻z變換的北斗b1信號高靈敏度捕獲方法。本方法主要應用于北斗二號b1頻點衛(wèi)星導航信號的高靈敏度捕獲，但同時亦可應用于其他同類信號捕獲處理。

背景技術(shù)：

目前接收機對衛(wèi)星信號多普勒頻率的搜索一般采用fft變換的方式實現(xiàn)。

由于柵欄效應的影響，當多普勒頻率位于兩條fft譜線之間時，信號能量會有較大的損耗，從而減少接收機對衛(wèi)星信號的捕獲概率，降低接收機捕獲靈敏度。通過對信號補零增加fft點數(shù)是減少柵欄效應影響最直接的方式，但是由于目前硬件平臺資源的限制，fft點數(shù)可以增加的空間有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于線性調(diào)頻z變換的北斗b1信號高靈敏度捕獲方法，用以降低fft運算柵欄效應造成信號能量損耗，提高接收機靈敏度。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

本發(fā)明的目的在于提供一種基于線性調(diào)頻z變換的北斗b1信號高靈敏度捕獲方法，包括以下步驟：

步驟一、進行北斗b1信號粗捕：

步驟二、利用線性調(diào)頻z變換進行北斗b1信號精捕。

進一步，所述的步驟一包括以下步驟：

(1)產(chǎn)生本地信號；

(2)進行m路并行相關運算；

(3)進行n點fft運算；

(4)對fft運算結(jié)果進行10次非相干累積；

(5)獲取捕獲結(jié)果；

(6)調(diào)整本地偽碼相位。

進一步，所述的步驟二包括以下步驟：

(1)設置線性調(diào)頻z變換參數(shù)：

(2)進行1ms相關運算：

(3)進行線性調(diào)頻z變換：

(4)對線性調(diào)頻z變換結(jié)果進行10次非相干累積；

(5)完成捕獲。

進一步，所述的步驟一包括以下步驟：

(1)產(chǎn)生本地信號：

通過壓控振蕩器產(chǎn)生本地同相i載波信號和正交q載波信號；通過碼發(fā)生器產(chǎn)生本地偽碼信號；

(2)進行m路并行相關運算：

將本地偽碼延時，得到m組相位依次相差半碼片的偽碼，分別輸入至m組并行相關器；

將本地i、q載波信號分別與北斗b1信號相乘，得到i、q下變頻信號，輸入至m組相關器與偽碼進行并行相關運算，相關時長50us；

(3)進行n點fft運算：

完成1ms并行相關運算后，每個相關器將20個i、q相關結(jié)果補n-20個零后進行n點fft運算；其中，1ms為北斗b1偽碼周期，fft點數(shù)n的取值滿足n＝2^k(k≥6,k∈n)；

(4)對fft運算結(jié)果進行10次非相干累積；

(5)獲取捕獲結(jié)果：

完成非相干累積后，搜索所有非相干累積結(jié)果的最大值，并與捕獲峰值比較；如果非相干累積結(jié)果的最大值大于捕獲峰值，則將捕獲峰值更新為非相干累積結(jié)果的最大值，并記錄其對應的fft輸出序號及偽碼相位；如果此時沒有完成全部4096半碼片的偽碼相位搜索，將本地碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽碼相位后移m個半碼片，重復步驟(2)至(4)；

(6)調(diào)整本地偽碼相位：

根據(jù)并行相關+fft算法捕獲得到的偽碼相位，調(diào)整本地偽碼相位，使本地偽碼相位與北斗b1信號偽碼相位一致。

進一步，所述的并行相關器組數(shù)m的取值下限為1，上限為北斗b1偽碼半碼片個數(shù)4096。

進一步，步驟(2)所述的相關時長由多普勒頻率搜索范圍確定，兩者之間關系滿足：相關時長＝1/(多普勒頻率搜索上限-多普勒頻率搜索下限)。

進一步，所述的步驟二包括以下步驟：

(1)設置線性調(diào)頻z變換參數(shù)：

線性調(diào)頻z變換數(shù)學描述為：

式中：x(n)為線性調(diào)頻z變換輸入序列，序列長度為20；ω0為起始頻率，δω為頻率增量，ωn＝ω0+(n-1)δω；為線性調(diào)頻z變換輸出序列，序列長度為l；w和g(n)為計算中間量；

根據(jù)并行相關+fft捕獲算法獲得的多普勒頻率ωin，設置線性調(diào)頻z變換的起始頻率ω0＝ωin-f0×2π，頻率增量δω＝1×2π，輸出序列長度l＝2f0+1；其中，f0由fft運算輸出相鄰兩點間的頻率間隔確定，滿足f0≥20000/n/2；

(2)進行1ms相關運算：

將本地i、q下變頻信號與本地偽碼進行相關運算，相關時長50us；1ms后得到20個i、q相關結(jié)果；

(3)進行線性調(diào)頻z變換：

產(chǎn)生長度為p的序列對h(n)進行fft變換，得到h(k)＝fft[h(n)]；其中，p＝2^k≥l+19(k∈n)；

將i、q相關結(jié)果序列x(n)與相乘，得到將g(n)尾部補p-20個零后進行fft變換，得到g(k)＝fft[g(n)]；

將g(k)與h(k)相乘，得到y(tǒng)(k)＝g(k)h(k)；對y(k)進行ifft變換，得到y(tǒng)(n)＝ifft[y(k)]；最后將y(n)與相乘，得到輸出序列輸出序列前l(fā)點有效；

(4)對線性調(diào)頻z變換結(jié)果進行10次非相干累積；

(5)完成捕獲：

搜索累積結(jié)果最大值，將最大值與捕獲門限比較；如果最大值大于捕獲門限，證明捕獲成功，根據(jù)最大值對應的輸出序號n計算多普勒頻率ωdopp＝ω0+(n-1)δω。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

本發(fā)明一種基于線性調(diào)頻z變換的北斗b1信號高靈敏度捕獲方法，在不需要大量資源的情況下，可以有效減少柵欄效應帶來的信號能量損耗，提高捕獲靈敏度。

本發(fā)明一種基于線性調(diào)頻z變換的北斗b1信號高靈敏度捕獲方法，可以精確的捕獲多普勒頻率，提高后續(xù)跟蹤環(huán)路牽引過程的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于線性調(diào)頻z變換的北斗b1信號高靈敏度捕獲方法示意圖；

圖2為本發(fā)明的并行相關+fft捕獲方法示意圖；

圖3為本發(fā)明的線性調(diào)頻z變換方法示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例并行相關+fft捕獲結(jié)果示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例線性調(diào)頻z變換捕獲結(jié)果示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明一種基于線性調(diào)頻z變換的北斗b1信號高靈敏度捕獲方法作詳細說明。

本發(fā)明一種基于線性調(diào)頻z變換的北斗b1信號高靈敏度捕獲方法，先通過并行相關+fft方法對北斗b1信號進行捕獲，得到多普勒頻率粗略估計結(jié)果和偽碼相位，根據(jù)捕獲結(jié)果的偽碼相位調(diào)整本地偽碼相位，在多普勒頻率附近對信號進行線性調(diào)頻z變換捕獲，得到多普勒頻率。

如圖1所示，本發(fā)明一種基于線性調(diào)頻z變換的北斗b1信號高靈敏度捕獲方法，包括以下步驟；

步驟一、進行北斗b1信號粗捕：

(1)產(chǎn)生本地信號：

通過壓控振蕩器產(chǎn)生本地同相i載波信號和正交q載波信號；通過碼發(fā)生器產(chǎn)生本地偽碼信號；

(2)進行m路并行相關運算：

如圖2所示，將本地偽碼延時，得到m組相位依次相差半碼片的偽碼，分別輸入至m組并行相關器；

其中，并行相關器組數(shù)m的取值下限為1，上限為北斗b1偽碼半碼片個數(shù)4096；

將本地i、q載波信號分別與北斗b1信號相乘，得到i、q下變頻信號，輸入至m組相關器與偽碼進行并行相關運算，相關時長50us；其中，相關時長由多普勒頻率搜索范圍確定，兩者之間關系滿足：相關時長＝1/(多普勒頻率搜索上限-多普勒頻率搜索下限)；

(3)進行n點fft運算：

完成1ms并行相關運算后，每個相關器將20個i、q相關結(jié)果補(n-20)個零后進行n點fft運算；其中，1ms為北斗b1偽碼周期，fft點數(shù)n的取值滿足n＝2^k(k≥6,k∈n)；

(4)對fft運算結(jié)果進行10次非相干累積；

(5)獲取捕獲結(jié)果：

完成非相干累積后，搜索所有非相干累積結(jié)果的最大值，并與捕獲峰值比較；如果非相干累積結(jié)果的最大值大于捕獲峰值，則將捕獲峰值更新為非相干累積結(jié)果的最大值，并記錄其對應的fft輸出序號及偽碼相位；如果此時沒有完成全部4096半碼片的偽碼相位搜索，將本地碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽碼相位后移m個半碼片，重復步驟(2)至(4)；

(6)調(diào)整本地偽碼相位：

根據(jù)并行相關+fft算法捕獲得到的偽碼相位，調(diào)整本地偽碼相位，使本地偽碼相位與北斗b1信號偽碼相位一致；

步驟二、利用線性調(diào)頻z變換進行北斗b1信號精捕：

(1)設置線性調(diào)頻z變換參數(shù)：

線性調(diào)頻z變換數(shù)學描述為：

式中：x(n)為線性調(diào)頻z變換輸入序列，序列長度為20；ω0為起始頻率，δω為頻率增量，ωn＝ω0+(n-1)δω；為線性調(diào)頻z變換輸出序列，序列長度為l；w和g(n)為計算中間量；

根據(jù)并行相關+fft捕獲算法獲得的多普勒頻率ωin，設置線性調(diào)頻z變換的起始頻率ω0＝ωin-f0×2π，頻率增量δω＝1×2π，輸出序列長度l＝2f0+1；其中，f0由fft運算輸出相鄰兩點間的頻率間隔確定，滿足f0≥20000/n/2；

(2)進行1ms相關運算：

將本地i、q下變頻信號與本地偽碼進行相關運算，相關時長50us；1ms后得到20個i、q相關結(jié)果；

(3)進行線性調(diào)頻z變換：

線性調(diào)頻z變換的計算方法如圖3所示；

產(chǎn)生長度為p的序列對h(n)進行fft變換，得到h(k)＝fft[h(n)]；其中，p＝2^k≥l+19(k∈n)；

將i、q相關結(jié)果序列x(n)與相乘，得到將g(n)尾部補(p-20)個零后進行fft變換，得到g(k)＝fft[g(n)]；

將g(k)與h(k)相乘，得到y(tǒng)(k)＝g(k)h(k)；對y(k)進行ifft變換，得到y(tǒng)(n)＝ifft[y(k)]；最后將y(n)與相乘，得到輸出序列輸出序列前l(fā)點有效；

(4)對線性調(diào)頻z變換結(jié)果進行10次非相干累積；

(5)完成捕獲：

搜索累積結(jié)果最大值，將最大值與捕獲門限比較；如果最大值大于捕獲門限，證明捕獲成功，根據(jù)最大值對應的輸出序號n計算多普勒頻率ωdopp＝ω0+(n-1)δω。

圖4、圖5分別給出了利用本發(fā)明的仿真結(jié)果：輸入的北斗b1信號載噪比為32db，多普勒頻率為1426hz。圖5中的捕獲峰值相比圖4增加了約50％，更容易滿足捕獲門限要求，同時多普勒頻率估計的更加準確。