The invention discloses a high sensitivity acquisition method and device for a satellite navigation receiver, which relates to the field of signal processing, including: multiplying the composite GNSS signal with the local carrier of the GNSS receiver, and then multiplying the data component and pilot component of the local pseudo code of the GNSS receiver respectively for integration operation; combining the related output of the same branch and the quadrature branch of the data channel to form data. The complex correlation output of the channel, the phase branch and the orthogonal branch of the pilot channel are combined to form the complex correlation output of the pilot channel; the acquisition sensitivity of the GNSS receiver can be significantly improved by the performance indexes of the false alarm probability, detection probability and so on. The invention has the advantages that the differential combination strategy of joint data channel and pilot channel can improve the acquisition performance compared with the traditional single channel acquisition technology, and the method of the invention significantly improves the acquisition sensitivity of GNSS receiver in weak signal environment.
【技术实现步骤摘要】
一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法及装置
本专利技术涉及信号处理
,具体涉及一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法及装置。
技术介绍
新的复合GNSS信号包含数据信道和导频信道,在捕获新的复合GNSS信号中,为了避免数据符号翻转的问题,现有的常规方法是采用单信道捕获技术,如图1所示,即单独使用导频信道。新的GNSS信号数据信道和导频信道分量经历相同的传输环境,因此它们受到相同码相位延迟和多普勒频移的影响,而且载波相位差严格保持180°。如果仅使用单一导频信道,其缺点是导航卫星所发射功率就会损失一半;当捕获GNSS弱信号时,如果忽略数据信道,只利用导频信道的信号功率,GNSS接收机捕获性能较差,特别是在弱信号环境中,这种功率损失会导致GNSS接收机无法正常工作。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于忽略数据信道分量,只处理导频信道分量,仅利用了一半有用信号,这样GNSS接收机无法有效捕获GNSS信号。本专利技术的目的是提供一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法,采用复合GNSS信号多信道差分相干组合策略,以解决现有技术无法解决的信道功率损失问题,以及所带来的GNSS接收机在弱信号环境下无法正常工作的问题。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的,具体技术方案如下:一种卫星导航接收机高灵敏度捕获方法,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]在与接收机本地载波(含正弦、余弦)相乘,使得数据信道和导频信道形成相应的同相(In-phase,I)支 ...
【技术保护点】
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
【技术特征摘要】
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(含正弦、余弦)相乘,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,fIF为GNSS接收机中频,是GNSS接收机本地载波的多普勒频移,fs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,fIF为GNSS接收机的中频,是GNSS接收机本地载波的多普勒频移,fS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,所述通过使用中心χ2分布特性能够获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...
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