微弱GPS信號避開比特跳變的捕獲算法

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(北京航空航天大學(xué),北京 100191)

微弱GPS信號避開比特跳變的捕獲算法

程燕,常青,李顯旭

(北京航空航天大學(xué),北京100191)

為了提高全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)接收機(jī)的靈敏度,信號捕獲過程需要加長積分時(shí)間。分析了比特跳變對加長相干積分時(shí)間的限制,從而提出一種能夠完全避免比特符號跳變的捕獲算法。該算法通過對多組數(shù)據(jù)采用相干積分和非相干積分相結(jié)合的方法,比較各組積分結(jié)果并選取積分最大值,用來判決是否捕獲。算法中相干積分時(shí)間為19ms,目的是使積分最大值組完全避開數(shù)據(jù)位跳變,避免導(dǎo)航數(shù)據(jù)符號跳變對相干積分值的影響。該算法在避開比特跳變的基礎(chǔ)上最大程度地提高相干積分時(shí)間,提高GPS接收機(jī)的捕獲靈敏度。仿真結(jié)果表明,該算法能有效地捕獲到載噪比(Carrier to Noise Rate,CNR)低至26dB·Hz的信號,可有效提高GPS接收機(jī)的捕獲靈敏度。

相干積分;比特符號跳變;非相干積分;高靈敏度

0 引言

在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收機(jī)中,捕獲是信號處理的第一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。接收機(jī)在開始信號跟蹤之前,需要首先估算出接收信號的載波頻率和碼相位這2個(gè)參數(shù)。然后根據(jù)這些估計(jì)值初始化跟蹤環(huán)路,來幫助接收通道展開對信號的跟蹤,而信號捕獲的目的正是為了獲取所有可見衛(wèi)星信號的載波頻率和碼相位的粗略估計(jì)值[1]。

然而,在實(shí)際環(huán)境下,GNSS接收機(jī)廣泛應(yīng)用于弱信號環(huán)境下,例如:室內(nèi)、森林遮擋等,這些環(huán)境下衛(wèi)星信號的載噪比(Carrier to Noise Rate,CNR)比在戶外開放環(huán)境下信號的載噪比低20dB左右[2]。……