[发明专利]一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法及装置

说明书

本发明公开了一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法及装置，涉及信号处理领域，包括：将复合GNSS信号与GNSS接收机本地载波相乘，再分别与GNSS接收机本地伪码的数据分量、导频分量相乘继而进行积分操作；数据信道的同相支路、正交支路相关输出相结合形成数据信道的复相关输出量，导频信道的同相支路、正交支路相关输出相结合形成导频信道的复相关输出；本发明从虚警概率、检测概率等性能指标能够显著提升GNSS接收机的捕获灵敏度。本发明优点在于：联合数据信道和导频信道差分组合策略相比于传统单信道捕获技术能够带来捕获性能改善，本发明方法显著提升GNSS接收机在弱信号环境下的捕获灵敏度。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法及装置。

背景技术

新的复合GNSS信号包含数据信道和导频信道，在捕获新的复合GNSS信号中，为了避免数据符号翻转的问题，现有的常规方法是采用单信道捕获技术，如图1所示，即单独使用导频信道。新的GNSS信号数据信道和导频信道分量经历相同的传输环境，因此它们受到相同码相位延迟和多普勒频移的影响，而且载波相位差严格保持180°。如果仅使用单一导频信道，其缺点是导航卫星所发射功率就会损失一半；当捕获GNSS弱信号时，如果忽略数据信道，只利用导频信道的信号功率，GNSS接收机捕获性能较差，特别是在弱信号环境中，这种功率损失会导致GNSS接收机无法正常工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于忽略数据信道分量，只处理导频信道分量，仅利用了一半有用信号，这样GNSS接收机无法有效捕获GNSS信号。

本发明的目的是提供一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法，采用复合GNSS信号多信道差分相干组合策略，以解决现有技术无法解决的信道功率损失问题，以及所带来的GNSS接收机在弱信号环境下无法正常工作的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，具体技术方案如下：

一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法，包括以下步骤：

步骤1：卫星导航接收机输入复合GNSS信号为y[n]，所述复合GNSS信号y[n]包括数据信道和导频信道，将输入的复合GNSS信号y[n]在与接收机本地载波(含正弦、余弦)相乘，使得数据信道和导频信道形成相应的同相(In-phase，I)支路和正交(Quadrature，Q)支路，其中，f_IF为GNSS接收机中频，是GNSS接收机本地载波的多普勒频移，f_s是GNSS接收机的采样率；

步骤2：将数据信道和导频信道在同相(I)、正交(Q)支路上乘以相应的接收机本地伪码后再进行相干积分，分别产生同相(I)分量和正交(Q)分量其中，X代表信道，X＝D或P；

步骤3：将数据信道的同相(I)分量和正交(Q)分量相加可得：

将导频信道的同相(I)分量和正交(Q)分量相加可得：

公式(1)、(2)中，分别对应于数据信道的同相和正交相关器输出；和分别对应于导频信道的同相和正交相关器输出；其中，f_IF为GNSS接收机的中频，是GNSS接收机本地载波的多普勒频移，f_S是GNSS接收机的采样率；表示GNSS接收机本地伪码的码相位；j代表虚根单位。

步骤4：将数据信道的复相关输出与导频信道的复相关输出进行差分相干组合即可获得差分乘积项，取该差分乘积项的实部的绝对值即可获得单一积分周期的检测变量即有下式：

式中，Re(·)表示复数取实部，是的共轭,差分乘积项引入绝对值运算符号主要考虑到数据信道和导频信道的载波信号之间存在180°相位差，由此消除对导航电文和次级码符号的依赖。