[发明专利]一种用于高动态卫星导航接收机中信号快捕的装置及其方法

权利要求书

1.一种用于高动态卫星导航接收机中信号快捕的装置，其特征在于，数字自动增益控制模块与数字下变频器相接，数字下变频器、I路滤波抽取模块、I路匹配滤波器模块、包络运算器模块、非相关累加检测器、中心控制器模块顺次相接，数字下变频器、Q路滤波抽取模块、Q路匹配滤波器模块、包络运算器模块顺次相接，中心控制器器模块与数字下变频器模块相接；其中I路匹配滤波器模块或者Q路匹配滤波器模块为p个部分匹配滤波器首尾级联，p个部分匹配滤波器的输出与多路累加器相接；其中匹配滤波器总长度为M，每个部分匹配滤波器的长度N＝M/p；所述数字自动增益控制模块的电路为：乘法器模块、累加器模块、控制器模块顺次相接，计数器模块与控制器模块相接，控制器模块与乘法器模块相接；所述的滤波抽取模块的电路为：第一级滤波器、第一级抽取器、第二级滤波器、第二级抽取器顺次相接；所述的部分匹配滤波器模块的电路为：移位寄存器模块、乘法器模块、累加器模块顺次相接，部分码产生器模块与乘法器模块相接，控制器模块与移位寄存器模块、部分码产生器模块、累加器模块分别相接，计数器模块与控制器模块相接；所述的包络运算器模块的电路为：平方和模块与限幅模块、地址产生器模块、平方根表模块相接。

2.一种使用如权利要求1所述装置的用于高动态卫星导航接收机中信号快捕的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)接收经过A/D采样之后的卫星中频信号；

(2)通过一个数字自动增益控制模块，控制信号的幅度大小；

(3)中频信号经过数字下变频后，得到同相I、正交Q两路基带数字信号；

(4)对I、Q两路信号分别先经过第一级归一化截至频率为1/D₁的低通滤波器，然后进行D₁倍抽取，接着经过第二级归一化截至频率为1/D₂的低通滤波器，再进行D₂倍的抽取，得到数字基带信号的数据率为k；

(5)将抽取之后的I、Q两路信号分别通过I、Q两路匹配滤波器模块，其内部所有p个部分匹配滤波器并行运算，在1/k的时间内，得到p个部分相关结果，并且将p个部分相关结果输入多路累加器得到一个全相关结果；

(6)将I、Q两路匹配滤波器的输出通过包络运算器模块计算信号包络，在一个扩频码周期T内得到M个包络值，其中M＝k·T； 

(7)将M个包络值通过L个扩频码周期的非相干累加，检测器根据预设门限，判断信号是否存在，并输出最大相关值；

(8)将检测器的输出输入到中心控制器模块，如果信号存在，则采取虚警保护：搜索相邻频点，得到相邻频点的最大相关值，并检测是否超过门限；如果超过门限，则与原频点的最大相关值比较，取其中大者的频点作为捕获频点，如果没有超过门限，则取原频点作为捕获频点；宣布捕获成功，同时提供捕获码相位，如果信号不存在，则改变下变频器的中频，在多普勒频偏轴上步进搜索下一个频点，其中多普勒频率步进为500Hz。

3.根据权利要求2所述的一种用于高动态卫星导航接收机中信号快捕的方法，其特征在于，所述的通过一个数字自动增益控制模块，控制信号的幅度大小的方法步骤如下：

(1)初始化乘法器可调系数C为1，计数器置1，累加器置0；

(2)将输入信号与系数C相乘得到X_i，将X_i作为输出，并取绝对值后入累加器，同时计数器加1；

(3)判断计数器是否达到计数门限；如果达到计数门限，则将累加结果取均值，与期望均值区间比较，如果在期望均值区间内，则环路锁定；反之如果大于期望均值区间的最大值，则以一定的步进下调系数C，如果小于期望均值区间的最小值，则以一定的步进上调系数C，同时计数器清零，累加器清零；

(4)如果环路未锁定，则重复步骤(2)；反之，将输入信号与乘法器已锁定的系数C相乘得到X_i，把X_i作为模块输出。

4.根据权利要求2所述的一种高动态卫星导航接收机中信号快捕的方法，其特征在于，所述的得到部分相关结果的方法步骤如下：

(1)初始化部分码产生器，赋予确定已知的一个初始码相位；累加器和计数器清零；新信号值输入移位寄存器；

(2)同时将移位寄存器的输出和部分码产生器的输出输入乘法器模块作相关，并将结果加入累加器，同时计数器加1；

(3)如果计数器达到部分匹配滤波器长度N，控制器将累加结果输出，计数器清零；否则重复步骤(2)。

5.根据权利要求2所述的一种高动态卫星导航接收机中的信号快捕的方法，其特征在于，所述的将I、Q两路匹配滤波器的输出通过包络运算器模块计算信号包络的方法步骤如下：

(1)对I、Q两路匹配滤波器输出的分别平方后相加； 

(2)将得到的平方和进行限幅，超出系统设定的有效数值范围上限的平方和被强制赋值为上限数值；

(3)将限幅之后的数据右移n位之后作为地址，读预先存在RAM中的开根号表，得到平方根，其中n为平方根表格索引和数值的一个固定对应关系，如果在表格中位置x里存的数为y，则y为 其中|·|表示取整。