[发明专利]一种高动态高灵敏度GNSS信号捕获方法

权利要求书

1.一种高动态高灵敏度GNSS信号捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)针对模数转换采样后的数字中频信号，首先去除中频载波，得到IQ两路基带信号；然后经过低通数字滤波器，限制信号带宽在GNSS伪码频谱主瓣宽度内；

(2)利用相位累加器溢出位作为使能信号，完成采样数据抽取，实现采样数据降采样；

(3)将步骤(2)中的降采样后的数据连续交替存储在两个缓存中，形成乒乓缓冲数据结构，每个缓存数据长度等于伪码周期相干积分时间长度Num_coh，其值为N_coh×T×Clk_s，N_coh为相干积分次数，T为伪码周期，Clk_s为降采样数据速率；

步骤(1)～步骤(3)中工作时钟速度为采样时钟速率；

(4)读取步骤(3)中的某个缓存中降采样数据，根据GNSS接收机飞行加速度与待搜索的多普勒值，采用并行补偿数据折叠相干累加方法将Num_coh采样数据压缩为Num_coh/N_coh采样数据，即压缩后数据量为T×Clk_s；

针对T×Clk_s数据进行FFT计算，并与存储的伪码FFT结果共轭值相乘，然后完成IFFT计算，最终实现M个间隔为T×Clk_s/M码片的相关值并行搜索；

设置步骤(4)和步骤(5)中工作时钟值为步骤(1)～步骤(3)工作时钟的P倍，提高数据处理速度；因此，针对降采样抽取后的T×Clk_s采样数据，可最多同时完成N_k×M个多普勒频率搜索和码片相关值计算，N_k为N_coh×P向下取整值；多普勒搜索范围N_k×f_bin，多普勒搜索间隔f_bin；

步骤(4)所述的并行补偿数据折叠相干累加方法，包括以下步骤：针对降采样后的N_coh组T×Clk_s的采样数据，与多普勒和相位补偿后的N_coh组NCO生成的、长度为T×Clk_s载波信号并行相乘；

所述并行N_coh组NCO的输出载波频率和起始相位需动态补偿，具体补偿方法：将GNSS接收机飞行加速度投影到接收机与导航星方向，计算得出的载波多普勒变化率为f_a，并根据待搜索多普勒f_{carr_dop}加上补偿f_a/N_i值，设置第i路NCO输出载波频率，记作f_{carr_dop}+f_a/N_i，N_i＝1,2，……N_coh；同时，针对第i路NCO输出载波的起始相位，需要补偿上待搜索多普勒和多普勒变化率带来的相位变化，补偿值为(n_k×f_bin+f_a)×(N_i-1)×T，n_k＝0，1,……N_k-1；

所述NCO通过频率控制字对生成的载波频率进行设置，通过相位控制字对生成的载波起相位变化进行设置；

(5)将步骤(4)中N_k×M多普勒和伪码码片的相关结果进行缓存，按照步骤(1)～(4)连续处理采样数据后，获得下一组N_k×M相关结果；将当前相关结果与前一组相关结果进行非相干累加，在累加过程中进行伪码多普勒补偿，并通过两级加法器，完成N_ncoh次非相干累加，并求出N_k×M中所有非相干累加结果之和，为信号捕获提供门限判据；

(6)若判断捕获未成功，则设置步骤(4)中下一个多普勒频率搜索起点，重新执行步骤(1)～步骤(5)。