[发明专利]一种频域搜索方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术，尤指一种基于扩频接收机的频域搜索方法及装置。

背景技术

在直接序列扩频通信系统中，接收机对扩频码的捕获是实现信号解调的前提。由于收发双方的相对运动，在接收信号和本地信号之间中会存在多普勒频偏。理论研究表明，时域搜索时，多普勒频偏的存在会影响相关检测幅值，如公式(1)所示：

其中，Z是无频偏时的相关检测幅值，f_d是多普勒频偏(下面简称频偏)，Z_d是在频偏为f_d时的相关检测幅值，L是扩频比，T_c是每一个码片的持续时间。由公式(1)可见，存在频偏时，相关检测幅值衰减。

当频偏较小时，相关检测幅值的衰减可以忽略，接收机可以通过单纯的时域搜索完成扩频码捕获。但是较大的频偏会造成时域相关信噪比的显著损失，因此需要进行频域和时域上的二维搜索才能够捕获扩频码。

其中，时域搜索是为了使本地扩频码发生器相位与接收信号中的扩频码相位对齐，以实现扩频码的捕获；而频域搜索则是为了估计出多普勒频偏，对接收信号进行补偿，从而降低由接收信号频偏造成的信噪比损失，以保证时域搜索的成功。

全球卫星导航系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)中，全球定位系统(GPS)和北斗卫星系统采用码分多址技术，通过不同的伪随机码区分不同的卫星，而格洛纳斯(GLONASS)系统则采用频分多址技术，通过不同的载波频率来区分不同的卫星。实际上，这几个系统均采用直接序列扩频方式对调制数据进行扩频。为接收某一卫星的导航数据，就必须复现调制该数据的伪随机码，将复现的伪码与输入伪码在不同相位误差上做相关运算使二者同步，从而完成对导航数据的解扩，这个过程叫伪码捕获。另一方面，由于高速运动的GNSS卫星与接收机之间存在径向移动，所以载波会产生多谱勒频移效应。因此，卫星信号模拟下变频(射频模块)和数字下变频之后，其频率值并不为零，而是在零中频的基础上增加了一个多普勒频移。为完成对某一卫星导航数据的解调，必须搜索到相应卫星所产生的多普勒频移的数值，这个过程叫载波捕获或频域搜索。

现有的频域搜索方法有串行和并行两类不同的方法。串行搜索的优点是算法实现简单，对系统资源要求少，但捕获速度慢，不适合长周期码和高动态环境下的应用。并行搜索的方法一般使用快速傅立叶变换(FFT)的并行搜索方法，这种方法捕获速度快，但搜索的频率范围有限，由于过大的频率间隔，会导致较高的信噪比损失。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种频域搜索方法及装置，能够实现频域的大范围、精确、快速地搜索。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种频域搜索方法，包括：

根据频域搜索范围对采样点序列进行第一级下变频；

按照第一预设值对相干积分时间进行分段，以获取子相干积分时间；分别计算第一结果对应于各个子相干积分时间的第一级相关值；

对计算出的各个第一级相关值进行第二级下变频；对获得的各第二结果进行第二级相干积分运算；

对获得的各个第二级相关值进行离散傅里叶变换DFT；根据获得的DFT变换后的各个频率值，确定捕获时刻的频率。

进一步地，所述根据频域搜索范围对采样点序列进行第一级下变频，包括：

根据所述频域搜索范围，确定所述频域搜索范围的第一中心频率；

根据所述确定的第一中心频率对采样点序列进行第一级下变频，获取第一结果；

其中，第一中心频率为与所述频域搜索范围相对应的中心频率值。

进一步地，所述对计算出的各个第一级相关值进行第二级下变频，包括：

按照第一预设值对所述确定的频域搜索范围进行分段；

分别确定分段后获得的各个子频域搜索范围的第二中心频率；

根据所述确定的各个第二中心频率对各个第一级相关值进行第二级下变频，获取第二结果；

其中，各个第二中心频率为与所述各个第一子频域搜索范围相对应的中心频率值。

进一步地，所述对获得的第二结果进行第二级相干积分运算，包括：

对获得的各个第二结果按照第二子相干积分时间分别进行第二级相干积分运算，以获取各个第二级相关值，其中，第二子相干积分时间＝子相干积分时间*L，其中，L为正整数。

进一步地，所述对获得的各个第二级相关值进行DFT，包括：

按照第二预设值对各个子频域搜索范围进行分段；以获取各个第二子频域搜索范围；