捕获卫星信号载波频率的方法技术

本发明专利技术涉及一种捕获卫星信号载波频率的方法，包括以下步骤：从卫星信号的数字中频信号Ｓ（ｎ）＝Ａｅ↑［ｊｗｉｆｎＴｓ］采样数据中抽取数据段，并将各数据段分成数据块，ω↓［ｉｆ］为卫星信号载波角频率；确定补偿角频率为ω↓［ｉ］的相位补偿序列；对抽取的数据段与相位补偿序列的乘积进行处理，获取频谱波峰的角频率ω↓［ｐｅａｋ］；根据ω↓［ｉｆ］＝ω↓［ｐｅａｋ］－ω↓［ｉ］，确定卫星信号载波角频率ω↓［ｉｆ］，并将ＧＰＳ接收机对应信道的数字可控振荡器工作频率设置为ω↓［ｉｆ］，实现卫星信号载波频率的捕获。本发明专利技术方法能减少载波频率的搜索时间，减少冷启动时间，可广泛应用于卫星接收系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及捕获技术，特别是涉及一种。
技术介绍
全球定位系统(GPS， Global Position System)接收机接收同步地球卫 星发送的卫星信号，而且，在不同的地点对应不同的同步地球卫星。卫星信 号包括载波信号、测距码和导航电文，测距码包括粗捕获码(C/A码)和 精密测距码(P码)，C/A码和P码均为幅值为± 1的伪随机序列；导航电 文包括卫星星历、同步地球卫星工作状态、时钟改正、电离层时延改正以及 大气折射改正等导航信息。同步地球卫星的空间轨道参数与瞬时时间、空间 坐标的集合称为卫星星历。同步地球卫星以广播方式发布卫星星历，GPS接 收机根据卫星星历进行定位。卫星历书是卫星星历的简化子集，包含在导航 电文的第四、第五子帧中。GPS接收机根据卫星历书确定任意时刻、任意同 步地球卫星在空间的大概位置，使得GPS接收机对同步地球卫星的搜索做 到有的放矢，避免满天搜星。GPS接收机的启动有冷启动和热启动之分。冷启动是无任何先验信息下 的启动。实际应用中，GPS接收机断电后再启动就是冷启动；而GPS接收 机在不断电情况下的启动就是热启动。GPS接收机的断电会导致已接收的卫 星星历等信息被删除，因此，在GPS接收机冷启动过程中，GPS接收机需 根据当前接收的卫星信号重新搜星，或者重新下载卫星星历等信息，需重对 卫星信号进行相关、捕获、跟踪、解调处理，以获取导航信息；而在热启动 过程中，由于GPS接收机热启动之前接收到的卫星星历没有丟失，因此， GPS接收机不必重新搜星，不必重新下载卫星星历，也不必重新获取导航信息。这样，GPS接收机冷启动相比较于热启动而言，启动时间比较长。目前，冷启动过程中，GPS接收机在对卫星信号进行相关处理的基础上进行的捕获处理为在卫星信号的多普勒频率和粗码码元相位二维平面上寻 找粗码相关结果中的最大峰值，根据该最大峰值获取载波频率和粗码相位。 由此可见，在现有技术中，GPS接收机在冷启动过程中捕获卫星信号载 波频率的搜索过程比较复杂，所以，搜索时间比较长，从而导致了 GPS接 收才几冷启动时间的延长。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种捕获卫星信号载波频率的方 法，能减少载波频率的搜索时间，从而减少冷启动时间。 为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为 一种，包括以下步骤a、 从GPS接收机接收的卫星信号的数字中频信号S(n)-Ae，'nT'采样数据 中抽取时间长度为L的数据段，并将抽取的各数据段分成时间长度为T的数 据块；其中，co,f为卫星信号载波角频率，n为采样点序数，i;为采样周期， L、 T均为自然数，iLL>T;b、 确定补偿角频率为cOi的相位补偿序列；其中，i为相位补偿序列的序数；c、 对抽取的数据段与相位补偿序列的乘积进行处理，获取该处理结果 的频谱波峰的角频率①-;d、 根据CO, = copeak - co,，确定卫星信号载波角频率co,,并将卫星信号对应的GPS接收机信道的数字可控振荡器工作频率设置为确定的卫星信号载 波角频率co,f，实现卫星信号载波频率的捕获。综上所述，本专利技术提出的一种，在一定频 率搜索范围内确定补偿角频率，通过补偿角频率获得相位补偿序列；GPS接收机接收的 一 个数据段或若干数据段内的数字中频信号与相位补偿序列进 行乘积、叠加、平方等处理后，将处理结果进行快速傅立叶变换，确定频谱 波峰对应的频率，进而获得载波频率。由此可见，采用本专利技术方法无需在多 普勒频率和粗码相位二维平面上寻找最大相关频语波峰，只需在一维方向上 获取卫星信号的频谱波峰即可。因此，本专利技术方法可以大大缩短频谱波峰的 搜索时间，从而减少卫星接收机的冷启动时间。附图说明图1为本专利技术流程图。 图2为本专利技术一个数据段的组成结构示意图。图3为本专利技术一个数据段的叠加序列获取过程示意图。 图4为数据位翻转原理示意图。图5为本实施例一个数据段的平方序列的部分频谱信号示意图。 图6为本实施例偶数组的平方序列的部分频谱信号示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体 实施例对本专利技术作进 一 步地详细描述。GPS接收机对接收的卫星信号的处理分为射频信号处理和中频信号处 理两部分。射频信号处理部分对GPS接收机接收的卫星信号进行下变频、 采样和量化处理，得到数字中频信号S(n)二AeJ^Ts其中， 是卫星信号载 波角频率，n为采样点序数，T;为采样周期。通常情况下，GPS接收机在冷启动过程中接收到的卫星信号载波角频率 是未知的。本专利技术通过对数字中频信号进行相位补偿，对经过相位补偿的数 字中频信号进行叠加、平方运算，以及对平方运算结果进行频谱分析后，根 据频谱峰值的角频率和相位补偿序列的角频率获取卫星信号载波频率。图1为本专利技术流程图。如图1所示，本专利技术所述包括步骤11、从GPS接收机接收的卫星信号的数字中频信号S(n)-AeJ。'A采 样数据中抽取时间长度为L的数据段(Segment),并将抽取的各数据段分 成时间长度为T的数据块(Block);其中，L、 T均为自然数，iLL>T。步骤11包括al、从GPS接收机接收的卫星信号的数字中频信号采样数据中抽取至 少一个时间长度为L的数据段；a 2 、将抽取的每个数据段分成 一 个或 一 个以上的时间长度为T的数据块。图2为本专利技术一个数据段的组成结构示意图。如图2所示，数据段O为 从数字中频信号采样数据中抽取的一个数据段，将数据段0分成M个数据块，分别为数据块O、数据块1........数据块(M-l);每个数据块包括N个采样点，数据块0的采样点为0、 1........ N-l，数据块1的采样点为N、N+l........2N-1，……，数据块(M-1 )的采样点为(M-1 )N、 MN-N+1、.......MN-1，而且，数据块0的第1个采样点0、数据块1的第1个采样点N.....数据块(M-l)的第1个采样点(M-l) N相互对应，依次类推，数据块0的第2个采样点1、数据块1的第2个采样点N+l.....数据块(M-l )的第2个采样点MN-N十l相互对应，……，数据块0的第N个采样点N-l、数据块1的第N个采样点2N-1.....数据块(M-l )的第N个采样点MN-1相互^J"应。步骤12、确定补偿角频率为coi的相位补偿序列；其中，i为相位补偿序 列的序数。步骤12包括步骤121、根据数据块的时间长度T确定频率搜索范围为 步骤122、设置搜索步长(5/;<formula>formula see original document page 8</formula>赫兹；步骤123、根据频率搜索范围和搜索步长，确定相位补偿序列的个数为一个，每个相位补偿序列对应频率搜索范围中的一个补偿频率；步骤124、根据补偿频率确定的补偿角频率co,，确定相位补偿序列。 实际应用中，根据数字中频信号的表示方式S(n^Ae」。"n、以及相位补偿 序列的相位补偿作用，将相位补偿序列表示为P,(n)w"T、经过步骤121 124， 可得到k个相位补偿序列P,(n卜e，、 P2(n) = ej。2nT'、…、Pk(n) = eJ。kn、同时，得到k个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种捕获卫星信号载波频率的方法，其特征在于，该方法包括步骤：　ａ、从ＧＰＳ接收机接收的卫星信号的数字中频信号Ｓ（ｎ）＝Ａｅ↑［ｊω↓［ｉｆ］ｎＴ↓［ｓ］］采样数据中抽取时间长度为Ｌ的数据段，并将抽取的各数据段分成时间长度为Ｔ的数据块；其中，ω↓［ｉｆ］为卫星信号载波角频率，ｎ为采样点序数，Ｔ↓［ｓ］为采样周期，Ｌ、Ｔ均为自然数，且Ｌ≥Ｔ；　ｂ、确定补偿角频率为ω↓［ｉ］的相位补偿序列；其中，ｉ为相位补偿序列的序数；　ｃ、对抽取的数据段与相位补偿序列的乘积进行处理，获取该处理结果的频谱波峰的角频率ω↓［ｐｅａｋ］；　ｄ、根据ω↓［ｉｆ］＝ω↓［ｐｅａｋ］－ω↓［ｉ］，确定卫星信号载波角频率ω↓［ｉｆ］，并将卫星信号对应的ＧＰＳ接收机信道的数字可控振荡器工作频率设置为确定的卫星信号载波角频率ω↓［ｉｆ］，实现卫星信号载波频率的捕获。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁郁，
申请(专利权)人：那微微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]