[发明专利]全球卫星导航系统信号捕获扫频系统及其捕获方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种信号处理技术领域的方法，具体是一种全球卫星导航系统(GNSS)信号捕获扫频系统及其捕获方法。

背景技术

在卫星导航领域中，需要对空间中的GNSS信号进行捕获，而由于卫星信号本身信号弱，易受干扰，难以捕获。此外，由于卫星运动的高速性，传送信号产生了较大的多普勒频偏。为了能够捕获到正确的信号，就必须获得接收信号的频率，所以正确得到信号的多普勒频率也就特别重要，这是后续的信号处理的前提，否则就无法获取正确的导航电文。而信号捕获时的扫频就是对估计的多普勒频偏进行尝试，先得到它的粗略范围，然后再进行细化。但是扫频时，对可能的多普勒频偏尝试时，需要对接收信号和本地的载波，伪随机码片进行复杂的操作，这些在硬件处理上运行时，时间运算以及空间内存存储上都有很大的限制和消耗，所以在高速实时动态处理中，必须采取更加优化的方法来达到扫频的目的。

经过对现有技术的文献和专利的搜索发现：

中国发明专利《一种卫星定位用GNSS中频调制信号数字化采集装置》(申请号：200710179978.9)，以及《一种GPS定位方法及基于双核处理器的GPS软件接收机》(申请号：200810024488.6)基本描述了GNSS信号捕获时候采用的并行码片搜索方法，并且提出了双核处理器的概念，但是对于扫频的情况，依旧沿用了传统的方法，有很大的局限性，而且实际的工程效果不是很理想。

中国发明专利《在GPS信号捕获中的振荡器频率校正》(申请号：03809592.0)提到了多普勒频移时需要对载波频率进行校正，但是却没有对扫频方案给出优化，使得上述的问题依旧存在。以及中国发明专利《一种GPS的C/A码信号的捕获方法》也存在同样的使用最原始的方法问题。没有对扫频方法进行任何优化和改进，导致内存空间过于庞大，计算的时间复杂度也很高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种全球卫星导航系统信号捕获扫频系统及其捕获方法，是通过在复数域上的频谱移位来达到时域上的频率产生的相位变化，提高了硬件的速度，减少了内存储量，达到了扫频时的优化目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及全球卫星导航系统信号捕获扫频系统，包括：前端接收数据模块和与之相连接并接收调制序列的FPGA数据处理模块，其中：

前端接收数据模块包括：第一乘法器、带通滤波器和模数采样器，其中：第一乘法器接收前端信号并与本地载波解调后输出中频调制信号至带通滤波器，带通滤波器的输出端与模数采样器相连接以输出放大信号，模数采样器将放大信号数字化后得到调制序列；

FPGA数据处理模块包括：存储器、卷积器、码片频域库、移位控制器和第二乘法器，其中：存储器将前端接收数据模块输出的调制序列存储后输出至卷积器进行快速傅里叶变换得到中频频域信号，卷积器、码片频域库和移位控制器分别与第二乘法器相连接以输出中频频域信号、历史频域信号和移位信息，第二乘法器输出扫频结果。

所述的中频调制信号包括：中频频率及多普勒频偏；

本发明涉及上述全球卫星导航系统信号捕获扫频系统的捕获方法，包括以下步骤：

步骤一，前端接收数据模块接收到的GNSS信号后经过下变频得到了中频调制信号，对该中频调制信号进行去除载波处理得到调制序列x(n)。

所述的中频调制信号包括：中频频率f_I和多普勒频偏f_Dop；

所述的去除载波处理是指：利用中频fI得到本地载波信号并与中频调制信号进行相乘消除中频影响，得到调制序列x(n)，该调制序列的个数为N’。

步骤二，对调制序列x(n)进行N点的快速傅里叶变换，其中N＝2N’，对于调制序列中超过N’的长度补零。

所述的N点的N点的快速傅里叶变换是指：