[发明专利]一种适用于微弱卫星信号捕获的双重差分相干检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航卫星信号捕获领域，具体涉及一种适用于微弱卫星信号捕获的双重 差分相干检测方法。

背景技术

近年以来，卫星导航定位系统得到越来越广泛的应用。通用卫星导航接收机能方便 地进行三维定位，并达到满足需求的定位精度，然而在室内、森林、城市中心、峡谷以 及隧道等恶劣定位环境下，导航卫星信号受到不同程度衰减，使得接收到的卫星信号功 率低于普通卫星信号。对于普通卫星导航接收机，在这种情况下无法实现导航卫星信号 的捕获，也就无法进行信号的跟踪和定位解算。为了突破这种应用上的局限性，要求 接收机具有对微弱导航信号进行处理的能力，从而提高接收机的灵敏度。

差分相干检测器起源于对CDMA通信系统信号的检测估计，是一种新兴的信号检测 方法，J.Iinatti，A.Pouttu，“Differentially coherent code acquisition in Doppler”，Proc.IEEE VTC’99Fall，vol.2，Sep.1999，pp.703-707.和Harald Elders-Boll，Uwe Dettmar.Efficient Differentially Coherent Code/Doppler Acquisition of Weak GPS Signals.IEEE.2004中都论述了实差分相干检测器相比传统 非相干检测器具有抗平方损失的效果，但是没有具体分析差分相干检测器的噪声概率统 计特性，从而无法从信噪比的角度上论证其优越性。Wei Yu，Differential Combining for Acquiring Weak GPS Signals，Signal Processing 87(2007)824-840第一次提出 了复差分相干检测器的构架，并证明实差分相干检测器会受到载波相位的影响，但没有 给出具体解决方法。复差分相干检测器相比实差分相干检测器的优点是没有载波相位的 影响，但信噪比提高程度不是很明显，其缺点是增加了一倍计算量，对软件平台上的信 号实时处理造成一定障碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于微弱卫星信号捕获的双重差分相干检测方法，采 用该方法检测不受输入信号载波相位变化的影响，进一步提高提高捕获信噪比，从而降 低了捕获的错误检测概率。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种适用于微弱卫星信号捕获的双重差分 相干检测方法，所述信号的成分包括有测距码和载波多普勒两个重要参量，步骤如下：

A、根据输入信号采样率和相关积分时间确定搜索单元总数，具体包括如下步骤：

A1、设定多普勒搜索范围为f_range，多普勒搜索间隔为f_bin，则多普勒搜索格数可计算 为：

A2、将输入信号采样率和码周期相乘，作为码相位的搜索次数；

A3、将A1和A2的结果相乘，作为搜索单元总数；

B、对每一颗可能存在的卫星，对每一个搜索单元进行N毫秒相关积分，积分的次 数受处理数据长度所限，设处理数据长度为L，则积分次数的上限为L/N；分别记录同 相和正交支路的相关结果，表示为I_k、Q_k；

C、将B中处理的数据输入双重差分器，得到每一个搜索单元的单次差分结果，具 体包括如下步骤：

C1、对于B所述的结果，取同相和正交支路的第k、k-1、k-2、k-3次相关积分 结果I_k、I_k-1、I_k-2、I_k-3，Q_k、Q_k-1、Q_k-2和Q_k-3；

C2、计算(I_kI_k-1+Q_kQ_k-1)(I_k-2I_k-3+Q_k-2Q_k-3)+(I_k-1Q_k-I_kQ_k-1)(I_k-3Q_k-2-I_k-2Q_k-3)，将其 结果作为单次双重差分器的计算结果；