[发明专利]一种用于GNSS码的快速捕获方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星信号的快速捕获方法，尤其涉及一种针对GNSS（Global Navigation Satellite System）信号中长周期伪码的快速捕获方法。

背景技术

目前围绕着GPS现代化进程的焦点，就是新增加的导航信号。L2C是GPS现代化后首个新结构的民用导航信号，目前已经有9颗在轨卫星，并且到2016年，会实现全网运行。

L2C与L1信号有着不同的信号结构，它由两个信号由两种长码CL和短码CM组成，其中CL码是导航通道码，上面没有调制导航电文，CM码是数据通道码，上有调制导航电文，受到电文bit跳变的限制。

CM码由10230个码片组成，而CL码由10230*75个码片组成，CM码周期为20ms,而CL码周期为1.5s，因此相关时间的增加，使得跟踪灵敏度有很大的提高；CL/CM的码率为511.5KHz,是C/A码码速率的一半，由于采用了FEC（前向纠错）技术，带宽也为2.046MHz,而且CM码与CL码的发射功率相同，各占总功率的50%。L2C信号的结构如图1。

尽管L2C信号的功率要比L1C/A信号的功率低1.5dB，但是，L2C信号还是在出现之初就引起研究者的关注。一方面，L2C信号能和L1C/A信号联合使用来克服电离层引起的误差；另一方面，L2C信号具有导频信号信道，适合长时间的相干累积处理，并且数据信道中周期为20ms的CM码和导航数据比特翻转同步。

L2C的长码CL信号是通过时分复用而成，并且没有调制电文，适合进行长时间的相干积分，这些特殊的信号结构，使得L2C能够在室内，以及信号环境较差的条件下实现捕获。在一般条件下，不直接捕获CL信号，而是先通过捕获CM信号，然后利用CM与CL之间的相位关系，再捕获CL信号。但在C/A信号不存在，或者无法辅助捕获的条件下，需要直接捕获L2C信号，由于最短的CM码20ms的码周期，按照普通的C/A码捕获算法，需要大量的计算时间和硬件资源。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于GNSS长码的快速捕获算法，以克服长码在捕获时，本地晶振所带来的频率偏移累计，并且兼顾了灵敏度和速度，而且不需要大量的硬件资源。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，从卫星发出的信号经过非常长的距离达到地面，接收机接收到这种信号，并且解析出其中的数据，得到用于定位的伪距测量值以及时间值。整个过程中，各种伪码减少噪声以及干扰对信号的破坏。每一颗卫星都会对应其独特的伪码序列，以防止彼此卫星间的干扰，这种干扰称为码的互相关干扰。而相同的伪码，只有当码相位与码频率一致时，有最好的相关性，利用这个特性，本发明提供了一种用于GNSS长码的快速捕获方法，使得接收机可以时刻接收到卫星信号，并且在运动过程中，保持与这种信号的同步性。

同时，中频信号经过载波NCO混频，剥离载波，输出的信号中带有多普勒频偏，包括本地晶振不稳定带来的频偏。然后信号与本地码产生器产生的两种伪码进行相关后，进行一段时间的积分累加处理，降低噪声。由于L2C码中最短的CM码是GPS C/A码周期的20倍，因此在进行相关积分的过程中，需要考虑本地晶振带来的频偏的影响。因此，本发明的快速捕获方法在积分累加之后，将两路信号作共轭相乘运算，消除一部分频偏，使得预相干积分的频率搜索槽变大，频域捕获速度加快。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于GNSS长码的快速捕获方法，其特征在于，包括：

步骤一，初始化相关数据：设置码相位偏移门限和载波频偏门限；

步骤二，确定卫星信号中GNSS长码的码相位偏移：通过对本地伪码信号进行相位滑动，不同码相位偏差下的本地伪码信号与GNSS长码进行处理，对处理后的相关值与所述码相位偏移门限进行比较，大于所述码相位偏移门限的就是所述码相位偏移；

步骤三，确定所述卫星信号的载波频偏：对载波频率进行调整，以不同的载波频率进行相关处理，对处理后的相关值与所述载波频偏门限比较，得到所述载波频偏。

进一步地，所述步骤一中，初始化相关数据还包括：设置伪码卫星号、设置载波频率、设定伪码周期、设置相干积分时间、设置非相关积分的次数和共轭相乘的延时时间。

进一步地，所述步骤二中，包括：

步骤（101）本地伪码相位滑动，得到具有不同码相位偏移的所述本地伪码；

步骤（102）相关运算：包括多个相关运算通道，每一个所述相关运算通道，所述本地伪码的相位都保持固定的偏差；所述卫星信号中GNSS长码在每一个所述相关运算通道中进行相关运算；