一种卫星导航中XFAST捕获的降计算量去模糊处理方法技术

本发明专利技术涉及一种卫星导航中XFAST捕获的降计算量去模糊处理方法，其特征是：在采用扩展复制重叠法(XFAST)得到粗捕对齐码相位结果后，先对未折叠本地码序列按照对齐码相位进行重新排列、分段、段内循环移位等操作，然后进行段间重叠，再与接收码通过FFT-IFFT运算实现循环相关运算，从而确定对齐码相位所在的子码段，通过计算得到无模糊的捕获结果。本发明专利技术的优点在于：可以在本地折叠段数和子段长满足一定关系的条件下，在不降低精捕检测性能的前提下，大大降低了去模糊度的计算量，提高捕获速度。

A method of reducing computation and deblurring for XFAST capture in satellite navigation

The present invention relates to a satellite navigation XFAST captures the drop calculation to fuzzy processing method, which is characterized in that the extend replicate overlap method (XFAST) to get the coarse alignment result after catching code phase, first unfolded the local code sequence according to the alignment code phase rearrange, segmentation, period of cyclic shift operation then, some overlap, and then receive code through FFT-IFFT operations to achieve circular correlation calculation to determine the code segment alignment code phase is obtained by calculation, capturing the fuzzy. The present invention has the advantages that can be folded segments and sub segments in the local long to meet certain relationship conditions, while maintaining accurate capture detection performance, greatly reduces the amount of calculation to the fuzzy degree, improve the speed of acquisition.

【技术实现步骤摘要】
一种卫星导航中XFAST捕获的降计算量去模糊处理方法
本专利技术涉及一种卫星导航中XFAST捕获的降计算量去模糊处理方法，可用于在采用XFAST方法对长PN码进行直接捕获后，去除对齐码相位存在的模糊度。
技术介绍
GPS信号采用C/A码和P码两种不同的伪随机码。其中C/A码称为粗码，是一种低码率、周期重复的短码；P码称为精码，是一种高码率、长周期、加密伪随机码。传统P码捕获一般采用C/A码引导的方式，但是C/A码码率低、容易受敌方干扰和欺骗，在强干扰和欺骗的战争环境中，辅助捕获很难实现。由于P码具有比C/A码更强的反干扰和反欺骗的特性，因此要求在军事通信和导航系统中具备对P码快速直接捕获的能力。因为P码具有6.1871×1012个码元，完成P码直接捕获需要很长的捕获时间和巨大的计算量。针对此问题，近年来国内外对于P码的直接捕获技术进行了大量的研究。典型的P码直接捕获方法有：补零法(Zero-PaddingMethod，ZPM)、扩展复制重叠法(ExtendedReplicaFoldingAcquisitionSearchTechnique，XFAST)、直接平均法(DirectAverageMethod，DAM)、重叠平均法(OverlapAverageMethod，OAM)，以及在此基础上的各种演变方法。其中XFAST由YangC于1999年提出，其核心之处为通过将长度为M×N的本地码进行M段折叠，利用折叠码与长度为N的接收码进行相关运算，使伪码相位并行搜索范围扩大至(M-1)×N+1个码相位，与其他方法相比，XFAST方法可以显著提高搜索效率。由于XFAST初捕得到的码相位具有模糊度，即重叠模糊，为了得到精确的伪码相位值，需要进行去除重叠模糊度处理，也可称为精捕。现有去模糊处理方法为：根据初捕得到的对齐码相位，将未折叠本地码重新排列、分段，然后将各个新子码段分别与接收码在时域中进行线性相关运算，最大相关值对应的码段即为初捕得到的对齐码相位所在的子码段。该方法缺陷为：当本地折叠段数和子段长度满足一定条件时，在时域中线性相关的计算量会很大，影响捕获速度。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：卫星导航系统中，采用扩展复制重叠法(XFAST)对长PN码进行直接捕获时，初捕后得到的对齐码相位存在重叠模糊度。为减少去模糊处理的计算量，提高捕获速度，提出了一种基于XFAST初捕的新去模糊处理方案，此方法在不降低精捕检测性能、减少去模糊处理的计算量和提高捕获速度等方面具有优势。本专利技术技术解决方案的特点在于包括下列步骤：1)假设XFAST初捕过程中接收码长为N，本地码折叠段数为M，本地子码段长为N。根据初捕得到的对齐本地码片C及其在本地折叠码中的位置x，将未折叠本地码重新排列、分段。以码片C中的第一个原始码片c1为起点，重新排列本地码，然后分成M段段长为N的子码段。2)各个子码段序列分别循环右移，移位位数为相应的子码段号减一。3)将移位后的各子码段序列对应相加，得到一个新的长为N的折叠码序列，对新的折叠码序列进行N点FFT运算。4)将步骤3)中的计算结果与接收码的FFT计算结果进行复共轭相乘。5)将步骤4)中得到的结果进行N点IFFT运算，在得到的N个相关值中，确定最大值对应的本地码片位置序号y，即为初捕得到的对齐码相位所在的本地子码段序号。6)根据初捕得到的码相位位置x和去模糊处理确定的子码段序号y，计算得出接收码序列与本地码序列对齐的码相位所在的具体位置为x+N×(y-1)，从而可以确定接收码与本地对齐的具体码相位。本专利技术的原理是：根据P码优良的自相关特性，码对齐出现的相关峰值位置跟随对齐码循环移位而相应地移位，而对峰值大小没有影响，同样对码未完全对齐产生的互相关噪声也没有影响。于是，对初捕过程中未折叠本地码重新排列、分段、段内循环移位后折叠，然后再与接收码通过FFT-IFFT运算实现循环相关。根据相关结果中的最大值确定对齐码相位所在的具体子码段。本专利技术与现有技术相比的优点在于：现有去模糊方法是接收码与各个本地子码段在时域中分别线性相关，而本专利技术在对本地码重新整理折叠后，与接收码在利用FFT-IFFT运算实现循环相关。当本地折叠段数和子码段长满足一定条件下，在不降低精捕检测性能的前提下，大大降低了去模糊度的计算量，提高捕获速度。附图说明图1为本专利技术方法的操作流程图。图2为XFAST初捕仿真图。图3为本专利技术提出的去模糊处理仿真图。具体实施方式接收的基带信号、同相部分、正交部分可用以下公式分别表示：sl＝sI，l+jsQ，l(l＝0，1，2，...)(1)式中，A为信号幅度，dl+λ∈{+1，-1}为导航电文，fD为多普勒频偏，Δt为采样间隔，λ为接收信号的伪码相位，为载波初始相位，cl+λ∈{+1，-1}为调制扩频码，nI，l和nQ，l为加性高斯白噪声，l为采样值索引号。接收信号采样序列长度取N，其中为同相序列，为正交序列。接收机以标称伪码频率产生本地随机码，经采样后码序列为cl+δ(l＝0，1，2，...)，δ为本地伪码相位。XFAST方法利用了子码序列的互相关特性，其原理是，根据接收信号采样序列的长度N，在扩展成M段的情况下，产生长度为M×N的本地伪码序列cl+δ(l＝0，1，2，...，MN-1)，将其分成M段长度为N的子码序列并将M个子码序列进行叠加，组成一个新的长为N的重叠码段本地折叠码与接收信号码序列进行循环相关，当出现相关峰值高于判决门限时，初捕完成，得到存在模糊度的对齐码相位。XFAST方法的现有去模糊处理为，根据初捕得到的对齐码相位，将未折叠本地码重新分段：以对齐码片中的第一个原始码片为起点重新排列本地码，然后分成M段长为N的子码段。将各个新子码段分别与接收码在时域在时域中进行线性相关运算，得到的M个相关值中，最大值对应的码段即为初捕得到的对齐码相位所在的子码段。假设初捕过程得到对齐的本地码相位为C，码片C由原始码[c1，c2，...，cM]叠加而成，具体步骤如下：1)假设XFAST初捕过程中接收码长为N，本地码折叠段数为M，本地子码段长为N。根据初捕得到的对齐本地码片C及其在本地折叠码中的位置x，将未折叠本地码重新排列、分段。以码片C中的第一个原始码片c1为起点，重新排列本地码，然后分成M段段长为N的子码段。2)各个子码段序列分别循环右移，移位位数为相应的子码段号减一。3)将移位后的各子码段序列对应相加，得到一个新的长为N的折叠码序列，对新的折叠码序列进行N点FFT运算。4)将步骤3)中的计算结果与接收码的FFT计算结果进行复共轭相乘。5)将步骤4)中得到的结果进行N点IFFT运算，在得到的N个相关值中，确定最大值对应的本地码片位置序号y，即为初捕得到的对齐码相位所在的本地子码段序号。6)根据初捕得到的码相位位置x和去模糊处理确定的子码段序号y，计算得出接收码序列与本地码序列对齐的码相位所在的具体位置为x+N×(y-1)，从而可以确定接收码与本地对齐的具体码相位。根据现有去模糊方法，将重新分段的各个本地子码段与接收码在时域中分别进行线性相关，共进行M次。每次相关运算乘法计算量为M，加法计算量为N-1，则总的乘法计算量为M×N，总的加法计算量为M×(N-1)。根据本专利技术提出的去模糊方法流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星导航中XFAST捕获的降计算量去模糊处理方法，其特征在于包括下列步骤：1)假设XFAST初捕过程中接收码长为N，本地码折叠段数为M，本地子码段长为N。根据初捕得到的对齐本地码片C及其在本地折叠码中的位置x，将未折叠本地码重新排列、分段。以码片C中的第一个原始码片C1为起点，重新排列本地码，然后分成M段段长为N的子码段。2)各个子码段序列分别循环右移，移位位数为相应的子码段号减一。3)将移位后的各子码段序列对应相加，得到一个新的长为N的折叠码序列，对新的折叠码序列进行N点FFT运算。4)将步骤3)中的计算结果与接收码的FFT计算结果进行复共轭相乘。5)将步骤4)中得到的结果进行N点IFFT运算，在得到的N个相关值中，确定最大值对应的本地码片位置序号y，即为初捕得到的对齐码相位所在的本地子码段序号。6)根据初捕得到的码相位位置x和去模糊处理确定的子码段序号y，计算得出接收码序列与本地码序列对齐的码相位所在的具体位置为x+N×(y‑1)，从而可以确定接收码与本地对齐的具体码相位。

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航中XFAST捕获的降计算量去模糊处理方法，其特征在于包括下列步骤：1)假设XFAST初捕过程中接收码长为N，本地码折叠段数为M，本地子码段长为N。根据初捕得到的对齐本地码片C及其在本地折叠码中的位置x，将未折叠本地码重新排列、分段。以码片C中的第一个原始码片C1为起点，重新排列本地码，然后分成M段段长为N的子码段。2)各个子码段序列分别循环右移，移位位数为相应的子码段号减一。3)将移位后的各子码段序列对应相加，得到一个新的长为N的折叠码序列，对新的折叠码序列进行N点FFT运算。4)将步骤3)中的计算结果与接收码的FFT计算结果进行复共轭相乘。5)将步骤4)中得到的结果进行N点IFFT运算，在得到的N个相关值中，确定最大值对应的本地码片位置序号y，即为初捕得到的对齐码相位所在的本地子码段序号。6)根据初捕得到的码相位位置x和去模糊处理确定的子码段序号y，计算得出接收码序列与本地码序列对齐的码相位所在的具体位置为x+N×(y-1)，从而可以确定接收码与本地对齐的具体码相位。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚彦鑫，赵盼盼，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11