一种GPSL1L2双频信号联合捕获方法技术

本发明专利技术提供了一种GPSL1L2双频信号联合捕获方法，对双频信号中的L1C/A信号进行捕获，获得其多普勒频移和C/A码相位，利用L2信号的多普勒频移与L1信号的多普勒频移之间的对应关系，得到L2信号的多普勒频移，利用C/A码相位对L2CM信号进行捕获，捕获成功后得到CM码的准确码相位，产生75个本地的CL码序列，分别和输入信号进行相关运算，找出相关值最大的CL码，以该CL码的相位进行快速捕获。本发明专利技术可以快速获得L2C信号的多普勒频移及伪码相位，对于L2C这种长码，能大大降低搜索的重复性和运算冗余度，实现了对L2C的快速捕获。

【技术实现步骤摘要】
一种GPSL1L2双频信号联合捕获方法
本专利技术属于卫星导航系统，涉及GPS、Galieo、Compass等卫星导航系统。
技术介绍
美国政府对现行的GPS系统进行现代化改造，L2C民用信号的投入使用，多方面提升了GPS导航系统在民用领域应用的能力。用户可以利用双频信号联合校正电离层延迟，获得高精度定位服务；新民用信号可作为备用信号，使接收机的鲁棒性进一步增强；L2C信号具有的更强抗干扰特性，使用户在信号恶劣复杂环境中仍能获得正常的定位服务。L2C信号的载波的频率为fL2＝1227.6MHZ，信号产生的原理见图1。25bps的导航电文CNAV经过前向纠错编码器的作用，得到50bps的数据流，这样处理有利于信号在遮挡环境下解调数据。L2C码是由2个不同长度的被分别称为L2CM码和L2CL码的伪随机码经时分复用而形成的，其中CM码长度为10230码元，周期为20ms，其上调制有CNAV导航电文数据；L2CL码长度为767250码元，周期是CM码的75倍，为1.5s，且不含导航电文数据。复合而成的L2C码具有更强的抗干扰能力，较长的周期使得其有更强于L1C/A码的互相关保护特性，同时未包含电文数据的L2CL码不再受电文数据位跳变限制，可提供更长的预检测积分时间。L2C信号如此长的伪码周期，使得它具有更高的相关保护值和更强的抗窄带干扰的能力。L2CM码与L2CL码经过时分复用其后形成的组合码序列，一个CM码元与一个CL码元相互交替产生，即先出现一个CM码元，紧接着出现一个CL码元。其速度为1.023MHZ，为CM码或CL码速率的两倍，与C/A码的速率相同。一个完整周期长的CL码与75个周期长的包含有导航电文的CM码复用后则可得到一个周期的L2C码。形成的组合码序列其结构如图2。L2CM码的周期为L1C/A码周期的20倍，L2CL码周期为L1C/A码周期的1500倍。传统的时域顺序搜索方法，其伪码初始相位和载波多普勒频移都以固定量为步进依次进行搜索，串行实现。这样做的优点是算法结构简单，可以直接利用相关器输出的相关值进行运算，大大简化了硬件电路的设计，但在伪码周期长度较长时，则运算量较大，搜索速度很慢、时间长，仅适用于伪码周期较短的情况。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种双频联合捕获方法，能够减小运算量，节省通道资源，而且缩短捕获时间，减少搜索的重复度和复杂度。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：1)对双频信号中的L1C/A信号进行捕获，获得其多普勒频移fL1和C/A码相位；2)利用L2信号的多普勒频移与L1信号的多普勒频移之间的对应关系，得到L2信号的多普勒频移fdL2；3)利用C/A码相位对L2CM信号在[Ca-10，Ca+10]范围内进行捕获，捕获成功后得到CM码的准确码相位；4)产生75个本地的CL码序列，分别和输入信号进行相关运算，找出相关值最大的CL码，以该CL码的相位进行快速捕获。本专利技术的有益效果是：可以快速获得L2C信号的多普勒频移及伪码相位，对于L2C这种长码，能大大降低搜索的重复性和运算冗余度，实现了对L2C的快速捕获。附图说明图1是L2信号产生原理图；图2是CM和CL复用图；图3是CM码与CL码的相位关系图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术技术方案包括以下步骤：1)首先对双频信号中的码长为1ms长的L1C/A信号进行捕获，获得其多普勒频移和C/A码相位；2)已知上一步骤得到的L1C/A多普勒频移fL1以及利用L2信号的多普勒频移与L1信号的多普勒频移之间的对应关系，可以得到L2信号的多普勒频移fdL2。3)由于L1C/A和L2信号是共星发射，且由共同的基准时钟驱动，所以L2CM码的延迟量与L1C/A码的延迟量应是相等，由于受电离层影响，两者之间存在一定的延迟误差。已知L2信号的多普勒频移，利用C/A码相位，对L2CM信号在[Ca-10，Ca+10]范围内进行捕获，捕获成功后，可以得到CM码的准确码相位。4)由于一个CL码周期包含75个CM码周期，已知CM码相位，可以先产生75个本地的CL码序列分别和输入信号进行相关运算，找出相关值最大的那个CL码。获得准确的CL码相位后，进行快速捕获。本专利技术的实施例提供了一种在双频接收机上，利用L1CA信号对L2C信号实现快速捕获的方法步骤1：首先采用相干积分算法对L1CA信号进行捕获，获得其多普勒频移和C/A码相位；首先，取Nms的数据信号(N≤10)，对每1ms的数据与本地信号进行相关，得到相关矩阵y1、y2……yN。其次将N个相关值矩阵y1、y2……yN进行累加，并对其取模得到然后找出累加矩阵中的最大值。将此最大值与L1C/A捕获门限(6倍底噪)比较。若超过门限值，则捕获成功，其对应的码相位Ca和fL1为捕获的初始码相位点和多普勒频率；若没有超过门限值，此轮捕获失败，则可以重新开始取数据信号，重新进行捕获。步骤2：利用上一步骤得到的L1C/A多普勒频移fL1，得到L2信号的多普勒频移fdL2。L2信号的多普勒频移与L1信号的多普勒频移具有以下比例关系其中，fL1为L1载波的频率，大小为1575.42MHZ；fL2为L2载波的频率，大小为1227.60MHZ；fdL1、fdL2分别为L1载波和L2载波的多普勒频移。步骤3：根据L2载波的多普勒频移和CM码的初始码相位范围，产生本地的L2CM码信号，对L2CM信号进行捕获。L1和L2信号是共星发射，并且由共同的基准时钟驱动产生。所以调制在L1与L2信号上的导航电文在时序方面是同步，L2CM码的延迟量与L1C/A码的延迟量相等。受电离层影响，L1C/A码的延迟量与L2CM码的延迟量之间存在一定的延迟误差，所以在捕获CM码的初始码相位时，还需在L1C/A码初始相位的周围的几个采样点进行搜索。所以在L2信号多普勒频移为fdL2下，在[Ca-10,Ca+10]范围内搜索CM码相位。对CM码相位在[-10，10]范围内搜索，读取相关器的值，与L2捕获门限(8倍底噪)进行比较，进行门限判决，如果成功，则判定CM码搜索成功，得到L2CM码的码相位Cm。步骤4：利用CM码与CL码的关系，获得准确的CL码相位；由于CL码周期为1.5s，码长767250倍，是C/A码周期的1500倍和码长的750倍，极大地增大了捕获过程运算量，直接对CL码进行捕获是不可行的，利用CM码相位对CL码进行引导捕获。CM码与CL码之间具有如下相位关系，见图3：一个CL码周期包含75个CM码周期，CM码初始相位已经得到，记作Cm。首先生成75个本地CL码序列。其初始相位CL＝Cm+(k-1)×10230(k＝1,2,3….75)，码长为10230位。将此75个本地的CL码序列分别与输入信号进行相关运算，得到75个相关值，记作M1、M2….M75。求出相关值的最大值M＝max(M1,M2......M75)，并记录最大值所对应的序号n；计算得到CL码的初始相位CL＝Cm+(n-1)×10230。产生本地CL码，读取相关器的值，与L2捕获门限(8倍门限)进行比较，进行门限判决。上述过程中，利用已捕获到的L1C/A信号的多普勒和码相位信息，对L2CM进行辅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GPSL1L2双频信号联合捕获方法，其特征在于包括下述步骤：1)对双频信号中的L1C/A信号进行捕获，获得其多普勒频移fL1和C/A码相位；2)利用L2信号的多普勒频移与L1信号的多普勒频移之间的对应关系，得到L2信号的多普勒频移fdL2；3)利用C/A码相位对L2CM信号在[Ca‑10，Ca+10]范围内进行捕获，捕获成功后得到CM码的准确码相位；4)产生75个本地的CL码序列，分别和输入信号进行相关运算，找出相关值最大的CL码，以该CL码的相位进行快速捕获。

【技术特征摘要】
1.一种GPSL1L2双频信号联合捕获方法，其特征在于包括下述步骤：1)对双频信号中的L1C/A信号进行捕获，获得其多普勒频移fL1和C/A码相位；2)利用L2信号的多普勒频移与L1信号的多普勒频移之间的对应关系，得到L2信号的多普勒频...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚昱萱，董军，王伟，李斌，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61