本发明专利技术提供一种GPS L1快速精确捕获方法，包括：对扩频码进行半码片采样和扩展；对卫星数据进行中频下变频和重采样；将预设多普勒频率组对应的多个本地载波序列累加得到的载波信号与处理后的卫星数据进行混频完成多普勒下变频得到零多普勒数据；将2T(T≤10)毫秒的零多普勒数据以1毫秒为长度分段，将前T毫秒以及后T毫秒数据分别进行相干累加，得到2段1毫秒长度卫星数据；对处理后的扩频码和卫星数据进行FFT运算、复数相乘以及IFFT运算得到循环相关结果；对2段循环相关结果分别求模并在其中搜索最大值，若最大值超过预设门限，则判决粗捕获成功，计算此时对应的卫星信号码相位；若最大值未超过预设门限，更新预设多普勒频率组进行下一组多普勒捕获；确定最大值出现在2段T毫秒长度卫星中的哪一段，选取该段卫星数据进行多普勒精确捕获。该方法在加快搜索速度的同时提高多普勒捕获精度。的同时提高多普勒捕获精度。的同时提高多普勒捕获精度。
【技术实现步骤摘要】
一种GPS L1快速精确捕获方法、装置及计算机存储介质
[0001]本专利技术涉及卫星导航
，尤其涉及一种GPS L1快速精确捕获方法及装置。
技术介绍
[0002]如何进行快速捕获以及在快速捕获的基础上实现对多普勒的精确捕获是现代化GPS接收机设计需要解决的问题。
[0003]对卫星的信号捕获通过相关搜索实现，通常使用循环相关算法，需要在整个频率搜索范围内按照一定的频率间隔逐个搜索多普勒频率；特别是当需要通过增加相干积分时间来提高捕获信噪比时，需要减小频率搜索间隔，会进一步提高频率搜索次数。因此减少频率搜索次数则可以实现快速捕获；而减少频率搜索次数则需要增大频率搜索间隔，这意味着多普勒捕获精度的降低。因此，一般情况下捕获速度和捕获精度为一对矛盾。
[0004]如何实现更快搜索的同时提高多普勒精度，尤其是针对GPS L1信号在硬件如何实现是当前GPS接收机设计需要解决的一个问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种GPS L1快速精确捕获方法、装置及计算机存储介质用于解决现有技术的不足。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术实施例提供了一种GPS L1快速精确捕获方法，包括：
[0008]对扩频码进行半码片采样和扩展；
[0009]对卫星数据进行中频下变频和重采样；
[0010]将预设多普勒频率组对应的多个本地载波序列累加得到的载波信号与处理后的卫星数据进行混频完成多普勒下变频得到零多普勒数据；
[0011]将2T(T≤10)毫秒的零多普勒数据以1毫秒为长度分段，将前T毫秒以及后T毫秒数据分别进行相干累加，得到2段1毫秒长度卫星数据；
[0012]对处理后的扩频码和卫星数据进行FFT运算、复数相乘以及IFFT运算得到循环相关结果；
[0013]对2段循环相关结果分别求模并在其中搜索最大值，若最大值超过预设门限，则判决粗捕获成功，计算此时对应的卫星信号码相位；若最大值未超过预设门限，更新预设多普勒频率组进行下一组多普勒捕获；
[0014]确定最大值出现在2段T毫秒长度卫星中的哪一段，选取该段卫星数据进行多普勒精确捕获。
[0015]进一步地，对扩频码进行半码片采样和扩展具体包括：
[0016]在每一个码片后再重复插入自身码片；将1个码片变成相同的2个码片；扩频码序列在扩展前每一个数据代表一个码片，而扩展后序列的每一个数据代表半个码片；
[0017]将扩频码序列重复2次使扩频码扩展成为2个扩频周期。
[0018]进一步地，对卫星数据进行中频下变频和重采样具体包括：
[0019]将卫星数据与本地中频载波进行混频得到零中频数据；
[0020]按照扩频码速率将属于同一个半码片内的零中频数据进行累加生成半码片重采样数据；
[0021]然后将半码片重采样数据分成2T段，其中每段1毫秒数据代表1个扩频周期。
[0022]进一步地，预设多普勒频率组包括多个多普勒值{f1，f2，
…
，f
i
，
…
，f
x
}，其中f
i+1
‑
f
i
为一个固定值；i＝0，1，
……
，x
‑
1。每完成一次循环相关捕获即完成对x个多普勒的搜索。
[0023]进一步地，对处理后的扩频码和卫星数据进行FFT运算、复数相乘以及IFFT运算得到循环相关结果具体包括：
[0024]将处理后的扩频码补0到长度N
fft
，并进行FFT运算，得到扩频码频谱；将2段卫星数据分别补0到长度N
fft
，并进行FFT运算，并取共轭，得到2段卫星数据频谱；将扩频码频谱分别和2段卫星数据频谱相乘；对相乘结果进行IFFT运算，得到2段循环相关结果。
[0025]进一步地，更新预设多普勒频率组{f1，f2，
…
，f
i
，
…
，f
x
}时对组中的每一个多普勒值均加上同一步进值f
step
；更新公式：f
i
＝f
i
+f
step
；其中i＝1，2，
……
，x。
[0026]进一步地，确定最大值出现在2段T毫秒长度卫星中的哪一段，选取该段卫星数据进行多普勒精确捕获具体包括：
[0027]根据最大值出现的段选择第一个或者第二个T毫秒卫星数据，并根据码相位计算出卫星数据扩频码的起始位置，从起始位置开始进行T个周期的扩频码剥离，并对剥离扩频码后的数据进行长度为n
x
点的相干累加，然后进行N
fft
点FFT，对FFT结果模值搜索最大值，根据最大值位置计算捕获多普勒频率精确值.
[0028]本专利技术实施例还提供了一种GPSL1快速精确捕获装置，包括：扩频码处理模块、数据重采样模块、多普勒剥离模块、相干累加模块、FFT模块、乘法模块、IFFT模块、捕获判决模块、多普勒配置模块、多普勒精捕获模块；
[0029]所述扩频码预处理模块用于对扩频码进行半码片采样和扩展；
[0030]所述数据重采样模块用于对卫星数据进行中频下变频和重采样；
[0031]所述多普勒剥离模块用于将预设多普勒频率组对应的多个本地载波序列累加得到的载波信号与所述数据重采样模块处理后的卫星数据进行混频完成多普勒下变频得到零多普勒数据；
[0032]所述相干累加模块用于将2T(T≤10)毫秒的零多普勒数据以1毫秒为长度分段，将前T毫秒以及后T毫秒数据分别进行相干累加，得到2段1毫秒长度卫星数据；
[0033]所述FFT模块用于对输入数据进行N
fft
点FFT运算；将输入数据补0到N
fft
点；输入的数据包括扩频码和卫星数据2种，完成FFT后分别输出到所述乘法模块；
[0034]所述乘法模块先对卫星数据频谱取共轭，然后将共轭数据与扩频码频谱进行复数相乘，输出到所述IFFT模块；
[0035]所述IFFT模块对输入数据进行IFFT变换，得到循环相关结果，并输出到所述捕获判决模块；
[0036]所述捕获判决模块对循环相关结果求模，并在其中搜索最大值，若最大值超过预设门限，则判决粗捕获成功，计算此时对应的卫星信号码相位，并记录最大值出现的段数，输出到多普勒精捕获模块；若最大值未超过预设门限，则判决当前多普勒值捕获失败，输出
失败标志到所述多普勒配置模块；
[0037]所述多普勒配置模块用于计算更新设多普勒频率组以便进行下一组多普勒捕获；
[0038]所述多普勒精捕获模块用于确定最大值出现在2段T毫秒长度卫星中的哪一段，选取该段卫星数据进行多普勒精确捕获。
[0039]本专利技术实施例还提供一种计算机存储介质，其上存储有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种GPS L1快速精确捕获方法，其特征在于，包括：对扩频码进行半码片采样和扩展；对卫星数据进行中频下变频和重采样；将预设多普勒频率组对应的多个本地载波序列累加得到的载波信号与处理后的卫星数据进行混频完成多普勒下变频得到零多普勒数据；将2T(T≤10)毫秒的零多普勒数据以1毫秒为长度分段，将前T毫秒以及后T毫秒数据分别进行相干累加，得到2段1毫秒长度卫星数据；对处理后的扩频码和卫星数据进行FFT运算、复数相乘以及IFFT运算得到循环相关结果；对2段循环相关结果分别求模并在其中搜索最大值，若最大值超过预设门限，则判决粗捕获成功，计算此时对应的卫星信号码相位；若最大值未超过预设门限，更新预设多普勒频率组进行下一组多普勒捕获；确定最大值出现在2段T毫秒长度卫星中的哪一段，选取该段卫星数据进行多普勒精确捕获。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对扩频码进行半码片采样和扩展具体包括：在每一个码片后再重复插入自身码片；将1个码片变成相同的2个码片；扩频码序列在扩展前每一个数据代表一个码片，而扩展后序列的每一个数据代表半个码片；将扩频码序列重复2次使扩频码扩展成为2个扩频周期。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对卫星数据进行中频下变频和重采样具体包括：将卫星数据与本地中频载波进行混频得到零中频数据；按照扩频码速率将属于同一个半码片内的零中频数据进行累加生成半码片重采样数据；然后将半码片重采样数据分成2T段，其中每段1毫秒数据代表1个扩频周期。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预设多普勒频率组包括多个多普勒值{f1,f2,
…
,f
i
,
…
,f
x
}，其中f
i+1
‑
f
i
为一个固定值；i＝0,1,
……
,x
‑
1。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对处理后的扩频码和卫星数据进行FFT运算、复数相乘以及IFFT运算得到循环相关结果具体包括：将处理后的扩频码补0到长度N
fft
，并进行FFT运算，得到扩频码频谱；将2段卫星数据分别补0到长度N
fft
，并进行FFT运算，并取共轭，得到2段卫星数据频谱；将扩频码频谱分别和2段卫星数据频谱相乘；对相乘结果进行IFFT运算，得到2段循环相关结果。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，更新预设多普勒频率组{f1,f2,
…
,f
i
,
…
,f
x
}时对组中的每一个多普勒值均加上同一步进值f
step
；更新公式为：f
i
＝f
i
+f
step
；其中i＝1,2,
【专利技术属性】
技术研发人员：王令欢，汤加跃，张柏华，
申请(专利权)人：西安开阳微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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