[发明专利]一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法及装置

权利要求书

1.一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法，其特征在于，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]在数字中频与GNSS接收机本地载波相乘，本地载波包括正弦和余弦，使得数据信道和导频信道形成相应的同相(I)支路和正交(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，选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；

步骤5：如果不存在可用的GNSS信号，或者GNSS接收信号不与GNSS接收机本地伪码或本地载波正确对齐，即在零假设H₀条件下，那么当检测变量超过检测阈值β时，导致虚警事件；另一方面，如果GNSS有用信号存在并且它与卫星导航接收机本地伪码和本地载波正确对齐，即在备择假设H₁下，那么当检测变量超过检测阈值β时，表示检测事件发生；由此，虚警概率和检测概率分别定义如下：

式中，是在H₀假设下检测量的条件概率密度函数；是在H₁假设下检测量的条件概率密度函数。

2.根据权利要求1所述的一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法，其特征在于，上述步骤4中检测量中的还可改写成：

在零假设H₀条件下，公式(6)中每个元素都服从高斯分布其中，为信号捕获中同相或正交支路上相关器输出的方差，和都服从中心χ²分布，因此，等价于两个独立的中心χ²分布之差。

3.根据权利要求1所述的一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法，其特征在于，所述步骤5中所述卫星导航接收机未接收到GNSS有用信号，或者检测变量不与卫星导航接收机本地伪码正确对齐，包括：

在零假设H₀条件下，由于伪码的正交特性，检测量是中心χ²分布，具有两个自由度，利用中心χ²分布性质能够求得差分相干信道组合的虚警概率。

4.根据权利要求3所述的一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法，其特征在于，所述利用中心χ²分布性质能够求得差分相干信道组合的虚警概率的具体过程为：

用来表示在零假设H₀条件下的条件概率密度函数：

检测量在零假设H₀情况下的条件概率密度为可知检测量在零假设H₀情况下呈指数分布，这是Gamma分布的特例，即则在单一积分周期内，差分相干信道组合的虚警概率为：