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,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,北京100191)

為了提高全球定位系統(Global Positioning System，GPS)接收機的靈敏度,信號捕獲過程需要加長積分時間。分析了比特跳變對加長相干積分時間的限制,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據采用相干積分和非相干積分相結合的方法,比較各組積分結果并選取積分最大值,用來判決是否捕獲。算法中相干積分時間為19ms,目的是使積分最大值組完全避開數據位跳變,避免導航數據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上最大程度地提高相干積分時間,提高GPS接收機的捕獲靈敏度。仿真結果表明,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

在全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收機中,捕獲是信號處理的第一個關鍵環節。接收機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個參數。然后根據這些估計值初始化跟蹤環路,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星信號的載波頻率和碼相位的粗略估計值[1]。

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