[发明专利]GNSS信号压缩捕获方法及装置、电子设备、存储介质

说明书

本发明公开了一种GNSS信号压缩捕获方法及装置、电子设备、存储介质，涉及通信定位技术领域，本发明包括：利用格拉姆矩阵与近似等角紧框架矩阵差的F范数作为目标函数；通过共轭梯度对感知矩阵进行迭代优化，以降低列的非相关性，进而提升信号重构的概率；然后将优化后的感知矩阵根据扩频码矩阵求解测量矩阵；接着利用测量矩阵、稀疏基以及接收信号获得测量值，根据测量值以及感知矩阵重构出码相位以及多普勒值，从而实现GNSS信号的压缩捕获。本发明不仅可以提高GNSS信号捕获概率，而且还可以减少捕获所消耗的资源和时间。

技术领域

本申请涉及通信定位技术领域，尤其涉及一种GNSS信号压缩捕获方法及装置、电子设备、存储介质。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)现广泛用于民用、商业和军事应用，其允许用户根据卫星传输的信号计算其位置、速度和时间(PVT)。现有的GNSS包括GPS、GLONASS、伽利略和北斗等。GNSS接收机需要执行许多复杂的操作，其中信号的捕获极其重要，它提供接收信号的码相位延迟和多普勒频率的粗略估计，这在本地信号与接收信号的同步中起着至关重要的作用。

传统的捕获算法包括串行捕获算法和并行捕获算法。前者捕获时间较长，后者占用资源较大。而且，这两种方法都是基于奈奎斯特采样准则，无法从根本上解决信号捕获存在的高采样率和高复杂度问题。近年来出现的压缩感知(CS)理论指出，稀疏信号的采样率可以低于奈奎斯特采样率，这样可以降低数据存储量和计算复杂度，并已被应用于GNSS信号捕获，取得了良好的效果。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有压缩捕获算法均采用随机高斯矩阵构建相应的感知矩阵对GNSS信号进行压缩捕获，该矩阵能在一定概率上重构原始信号，但因其列的非相关性相对较差，使得信号的重构效果不佳，将其应用于GNSS信号压缩捕获会导致算法捕获概率较低。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种GNSS信号压缩捕获方法及装置、电子设备、存储介质，以解决相关技术中存在的捕获概率低的技术问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种GNSS信号压缩捕获方法，包括：

S1：接收GNSS信号，通过采样获得采样点矩阵R和码矩阵C；

S2：初始化测量矩阵Φ并将码矩阵C的逆矩阵C^-1作为稀疏基Ψ，计算得到感知矩阵Θ＝ΦΨ；

S3：构造所述感知矩阵的格拉姆矩阵G＝Θ^TΘ；

S4：对所述格拉姆矩阵G做列归一化处理；

S5：列归一化处理后，将格拉姆矩阵与近似等角紧框架矩阵差的F范数作为目标函数；

S6：通过改进的共轭梯度法对所述目标函数进行最优化求解，获得最优的感知矩阵Θ_opt，以降低测量矩阵Φ与稀疏基Ψ的相关性；

S7：根据所述感知矩阵Θ_opt，计算得到测量矩阵Φ；

S8：根据所述采样点矩阵R和测量矩阵Φ，计算得到测量值Y；

S9：根据所述测量值Y，结合最小二乘算子X＝Θ^T(ΘΘ^T)^-1Y，计算得到相关矩阵X；

S10：根据所述相关矩阵X的最大值进行判决，确定相应的码相位及多普勒频偏。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种GNSS信号压缩捕获装置，包括：

接收采样模块，用于接收GNSS信号，通过采样获得采样点矩阵R和码矩阵C；