[发明专利]高动态接收机及其对北斗卫星信号B1频点的捕获方法

说明书

技术领域

本发明涉及北斗卫星信号处理领域，尤其涉及一种高动态接收机及其对北斗卫星信号B1频点的捕获方法。

背景技术

随着北斗二代导航卫星陆续发射并投入使用，军用和民用领域使用北斗系统进行定位导航的比重将进一步提高，高动态接收机也将为我国军事及特殊民用领域的应用提供重要支撑，因此，研究北斗高动态接收机具有重要的实际应用价值。

北斗卫星信号的捕获是二维的载波和码的信号复现过程。在高动态环境下，北斗接收机接收到的信号通常具有很大的多普勒频移和频移变化率。为了能够成功解调出高动态北斗信号，接收机捕获环路必须快速估算出接收信号的载波多普勒频移和码相位，并将估算参数迅速交接给跟踪环路进行牵入和锁定，因此，高动态接收机捕获算法必须满足快速、精确和硬件实现较简单这些基本要求。

串行搜索算法是频域和码域的二维串行搜索，实现捕获需要时间很长，不适合高动态场景。串并结合的搜索方式实现途径有多通道时域并行搜索和多通道频域并行搜索，这是以增加硬件成本、降低硬件利用率来减少捕获时间的；基于FFT的循环相关算法策略是将时域频域二维搜索转化为时域的一维搜索，比较适合对于一个周期的C/A码信号进行快速捕获，但工程实现需要较大点数的FFT核和大量的复数相乘运算而不易采用。

发明内容

针对上述缺点，本发明的实施例提供一种高动态接收机及其对北斗卫星信号B1频点的捕获方法，使用部分匹配滤波(PartialMatchedFilter，PMF)与快速傅里叶变换(FastFourierTransformation，FFT)的捕获策略，将时域频域二维搜索转化为时域的一维搜索，能够实现北斗卫星信号B1频点的快速捕获且硬件实现复杂度较低。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种高动态接收机对北斗卫星信号B1频点的捕获方法，所述方法包括如下步骤：

高动态接收机接收射频模拟信号，将所述射频模拟信号转换成数字中频信号；

获取本地复制载波混频信号，将所述数字中频信号与所述本地复制载波混频信号相乘，得到下变频基带信号；

将所述下变频基带信号进行自适应量化位数转换，得到基带数据信号，所述基带数据信号的比特位数少于所述下变频基带信号的比特位数；

以N倍码速率信号为累加清零信号，对所述基带数据信号进行累加降采样，得到I、Q两路降采样基带信号，其中，N大于等于2；

在初捕获阶段：

获取以N倍码速率采样的C/A码，在相同时钟脉冲脉冲的作用下，对所述I、Q两路降采样基带信号和所述以N倍码速率采样的C/A码以帧为单位进行部分匹配滤波运算，得到M帧I、Q两路部分匹配滤波结果数据，其中，M＝TN，T为所述北斗卫星信号B1频点在一个周期内发射的码个数；

对由所述M帧I、Q两路部分匹配滤波结果数据构造的M帧复数数据I+jQ分别做傅里叶变换，得到M帧复数数据的傅里叶变换结果；

设定捕获判决门限，并根据所述M帧复数数据的傅里叶变换结果，确定所述M帧复数数据的傅里叶变换结果中最大峰值的幅度是否大于所述捕获判决门限；

若所述最大峰值的幅度大于所述捕获判决门限，则确定所述最大峰值对应的帧号和所述最大峰值对应的频域频率及对应的频率索引号，其中，所述帧号用于确定半码片码相位，所述频率索引号用于确认多普勒频率；

在捕获确认阶段：

按照所述最大峰值对应的半码片码相位和多普勒频率对第M+1帧、第M+2帧、第M+3帧数据分别进行相位补偿和多普勒补偿，若所述第M+1帧、第M+2帧、第M+3帧数据的I、Q两路部分匹配滤波结果数据对应的傅里叶变换结果中最大峰值的幅度均大于所述捕获判决门限，则所述高动态接收机捕获到所述北斗卫星信号B1频点的信号。

技术方案一的特点和进一步的改进为：

(1)以N倍码速率信号为累加清零信号对所述基带数据信号进行累加降采样，得到I、Q两路降采样基带信号，具体为：

以2倍码速率信号为累加清零信号对所述基带数据信号进行累加降采样，得到I、Q两路降采样基带信号。

(2)在相同时钟脉冲脉冲的作用下，对所述I、Q两路降采样基带信号和所述以N倍码速率采样的C/A码以帧为单位进行部分匹配滤波运算，得到M帧I、Q两路部分匹配滤波结果数据，具体包括：