一種基于均值法的p碼自適應(yīng)捕獲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號捕捉領(lǐng)域，具體涉及一種基于均值法的P碼自適應(yīng)捕獲方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球定位系統(tǒng)（GPS)能為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS)和精密定位服務(wù)（PPS)。 PPS能提供更為精確的定位精度和授時(shí)精度。SPS的提供是以C/A碼為基礎(chǔ)，而PPS的提供 是以P碼為基礎(chǔ)。一般P碼的捕獲是以C/A碼的捕獲為基礎(chǔ)，根據(jù)C/A碼提供的信息對P 碼信號進(jìn)行捕獲，但是C/A碼容易受到干擾，因此對于P碼的直接捕獲就變得非常重要。P 碼是一種周期長、速率高的偽隨機(jī)碼，直接捕獲的難度較大，需要很長的捕獲時(shí)間和巨大的 運(yùn)算量。
[0003] 目前，國外對P碼直接捕獲的算法進(jìn)行了很多研宄。1997年，J.B.Lozow對非相干 檢測時(shí)采用串行和并行搜索的P碼捕獲進(jìn)行了分析，給出了平均捕獲時(shí)間。對于P碼的直 接捕獲方法可以大致分為兩類：①時(shí)域捕獲算法，RobertWolfert和SteveChen在1998 年提出了用Y-EXPRESS處理器實(shí)現(xiàn)P碼直接捕獲的方法，該方法主要基于大規(guī)模并行相關(guān) 器實(shí)現(xiàn)。②頻域捕獲算法，JingPang在2003年提出了直接平均和重疊平均算法。這種平 均直接捕獲技術(shù)使得用FFT進(jìn)行P碼的捕獲成為可能，但在降低直接捕獲復(fù)雜度的同時(shí)卻 引入了較大的多址干擾。國內(nèi)近年來，對P碼直接捕獲方法研宄也比較多，用小波變換代替 FFT進(jìn)行時(shí)域到頻域計(jì)算，可以降低數(shù)據(jù)量，大致估算出多普勒頻率；還有大量研宄集中在 對現(xiàn)有算法的具體實(shí)現(xiàn)。
[0004] 國內(nèi)外出現(xiàn)很多的P碼直接捕獲的方法，其中具有一定應(yīng)用價(jià)值的是均值法，但 在實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用過程中很少考慮算法本身造成的信噪比損失，使得在信號較弱時(shí)，無法滿足 捕獲條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種基于均值法的P碼自適應(yīng)捕獲方法， 在信號較強(qiáng)時(shí)具均值法計(jì)算量較??；而在信號較弱時(shí)，通過非相關(guān)累加的方式，增加檢測信 噪比，在均值法無法滿足捕獲要求的情況下依然可以進(jìn)行信號的捕獲。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括以下步驟：
[0007] 步驟一：采用接收機(jī)接收來自衛(wèi)星的信號，得到衛(wèi)星信號的信噪比，若信噪比小于 40dB，則繼續(xù)接收；若信噪比大于40dB，將接收到的信號進(jìn)行下變頻和A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字 中頻采樣信號；
[0008] 步驟二：在數(shù)字中頻采樣信號中引入白噪音，并采用相關(guān)器和數(shù)字混頻器去除中 頻幅值后進(jìn)行m長碼解擴(kuò)；
[0009] 步驟三：將解擴(kuò)后的信號中的偽碼序列按照每N點(diǎn)依次進(jìn)行均值處理，構(gòu)成新的 信號偽碼序列，引入本地偽碼序列同樣按照每N點(diǎn)依次進(jìn)行均值處理，構(gòu)成新的本地偽碼 序列；
[0010] 步驟四：將新的信號偽碼序列和本地偽碼序列進(jìn)行循環(huán)相關(guān)處理，當(dāng)出現(xiàn)高于判 決門限的相關(guān)峰值時(shí)，就能夠?qū)⑿盘栔械拇a元對應(yīng)出本地偽碼序列中具體碼區(qū)間，進(jìn)而確 定確切位置，完成捕獲。
[0011] 所述步驟一中，信噪比根據(jù)GPS系統(tǒng)的I⑶文件，L1頻段的P碼信號的發(fā)射等效 全向輻射功率為EIRPU_P，GPS信號是從距地面R的低軌道衛(wèi)星上發(fā)送到地面上來的，其自
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于均值法的P碼自適應(yīng)捕獲方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟一：采用接收機(jī)接收來自衛(wèi)星的信號，得到衛(wèi)星信號的信噪比，若信噪比小于 40dB，則繼續(xù)接收；若信噪比大于40dB，將接收到的信號進(jìn)行下變頻和A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字 中頻采樣信號； 步驟二：在數(shù)字中頻采樣信號中引入白噪音，并采用相關(guān)器和數(shù)字混頻器去除中頻幅 值后進(jìn)行m長碼解擴(kuò)； 步驟三：將解擴(kuò)后的信號中的偽碼序列按照每N點(diǎn)依次進(jìn)行均值處理，構(gòu)成新的信號 偽碼序列，引入本地偽碼序列同樣按照每N點(diǎn)依次進(jìn)行均值處理，構(gòu)成新的本地偽碼序列； 步驟四：將新的信號偽碼序列和本地偽碼序列進(jìn)行循環(huán)相關(guān)處理，當(dāng)出現(xiàn)高于判決門 限的相關(guān)峰值時(shí)，就能夠?qū)⑿盘栔械拇a元對應(yīng)出本地偽碼序列中具體碼區(qū)間，進(jìn)而確定確 切位置，完成捕獲。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于均值法的P碼自適應(yīng)捕獲方法，其特征在于：所述 步驟一中，信噪比根據(jù)GPS系統(tǒng)的ICD文件，L1頻段的P碼信號的發(fā)射等效全向輻射功率 為EIRPU_P，GPS信號是從距地面R的低軌道衛(wèi)星上發(fā)送到地面上來的，其自由空間衰減為
，其中X為GPS信號的波長，實(shí)際大氣層的衰減約為A~2dB，因此L1頻段P 碼到達(dá)地面的信號強(qiáng)度為： Pu-p= EIRPu-p-F-A ; 影響GPS噪聲的主要因素是環(huán)境溫度和設(shè)備噪聲，因此統(tǒng)一化GPS接收機(jī)的噪聲溫度 等效為513K，因此GPS接收機(jī)的噪聲密度為隊(duì)=kT，其中k為玻爾茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫 度； 因此可知P碼信號的噪聲功率為
'其中B為GPS信號到地面的距離； P碼信號到達(dá)地面的信號強(qiáng)度，因此載噪比為
，信噪比為
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于均值法的P碼自適應(yīng)捕獲方法，其特征在于：所述 步驟二中，解擴(kuò)過程如下： 設(shè)在時(shí)間段T，有數(shù)字化中頻采樣信號Si，S2. . .，SmXn，去除中頻后幅值為Vs(l)，Vs(2)...，Vs(mXn)，則^⑴義廠…=^(mxn) = ，{目號功率為：
解擴(kuò)前，信噪比為?
進(jìn)行m長碼元解擴(kuò)，則信號功率為：
進(jìn)行m長碼元解擴(kuò)，則噪聲功率為：
解擴(kuò)后，信噪比為：
，因此擴(kuò)頻帶來的增益是101〇g(m)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于均值法的P碼自適應(yīng)捕獲方法，其特征在于：所述 步驟三中，經(jīng)過下變頻處理后的數(shù)字中頻信號序?yàn)镚1=[SS2. . .，SmXn]，對其進(jìn)行均值處 理，進(jìn)行L點(diǎn)平均后：
KXL=mXn，K，L，m，nEN 本地產(chǎn)生的隨機(jī)碼序列為G3=[Pi，P2. . .，PmXn]，進(jìn)行L點(diǎn)平均后：
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于均值法的P碼自適應(yīng)捕獲方法，其特征在于：所述 步驟三中，對解擴(kuò)后的信號中的偽碼序列和本地偽碼序列進(jìn)行均值處理后，對均值處理后 的信噪比小于40dB的信號進(jìn)行非相關(guān)累加，非相關(guān)累加增益為相關(guān)累加增益減去非相關(guān) 累加損失： Gi(n) =Ge (n)-L(n) Ge= 101g(n)
式中：n為累加次數(shù)，
Pf為虛警概率，Pd為檢驗(yàn)概率。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于均值法的P碼自適應(yīng)捕獲方法，是以循環(huán)相關(guān)的理論為基礎(chǔ)而提出的一種快速P碼直接捕獲算法，將接收信號偽碼序列中的每N點(diǎn)依次進(jìn)行均值處理構(gòu)成新的序列，地偽碼序列也進(jìn)行同樣的處理構(gòu)成新的序列，進(jìn)而兩個(gè)新的序列進(jìn)行循環(huán)相關(guān)處理，當(dāng)出現(xiàn)高于判決門限的相關(guān)峰值時(shí),就可以判斷出接收信號中的碼元所在的具體碼區(qū)間，進(jìn)而確定其確切位置，發(fā)明在信號較強(qiáng)時(shí)相當(dāng)于基的均值法，具有節(jié)省計(jì)算量的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H04B1-7075
【公開號】CN104579414
【申請?zhí)枴緾N201510046485
【發(fā)明人】王江安, 蔡剛, 路盼, 禹密柱, 蔡高劍, 張仁蒲
【申請人】長安大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月29日