專利名稱：一種用fft進行g(shù)ps信號捕獲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用FFT進行GPS信號捕獲的方法。
背景技術(shù)：
GPS(全球定位系統(tǒng))接收機開機后的第一步工作是同步。同步包括碼同步和頻率同步。GPS接收機一般采取在可行區(qū)內(nèi)搜索的辦法。GPS的擴頻碼周期為1023，一般應(yīng)用的頻率搜索范圍為-5K～+5KHz。范圍較大，搜索工作量很大。
要開機后在可容忍的時間內(nèi)搜索到準確的碼相位和頻點，當信噪比較高時，一般采取串行搜索即可。但是，目前GPS的應(yīng)用已逐漸擴展到復(fù)雜環(huán)境中(例如室內(nèi)、手機上、城市內(nèi))，這些環(huán)境中信噪比往往較低，捕獲需要長時間的疊加累積。因此，快速捕獲搜索的辦法對GPS接收機非常關(guān)鍵。
目前，GPS信號的快速捕獲一般有兩種辦法基于大量相關(guān)器的方法和FFT(快速傅立葉變換)的辦法。大量相關(guān)器(或匹配濾波器)的方法需要大量硬件電路，資源耗費嚴重?；贔FT的方法可用軟件程序，由DSP(數(shù)字信號處理器)實現(xiàn)。由于在許多便攜設(shè)備中，已經(jīng)存在DSP，因此，在這些設(shè)備中，使用FFT的方法實現(xiàn)可大大節(jié)約資源。
但是，GPS信號的擴頻碼周期為1023。一般在捕獲階段，碼的分辨率為半個碼片。這樣，需要相關(guān)的碼相位數(shù)為2046，不是2的冪次方。因此，怎樣選擇FFT的點數(shù)，以及然后做什么樣的處理，是用FFT進行GPS信號捕獲時的一個關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
大家知道，捕獲是在碼域和頻域逐點搜索。當選定一個碼相位和一個頻點后，我們將本地碼和接收信號相關(guān)?？焖傧嚓P(guān)可由FFT實現(xiàn)。由于GPS信號是擴頻碼的周期循環(huán)(每20個碼周期調(diào)制上一個比特)，做一次FFT，可將2046個碼相位的相關(guān)值全部獲得。
但是，2046點的FFT難于實現(xiàn)。一個自然的想法是將其擴充為2048點。即取2048點的接收信號，作FFT，本地碼按半碼片速率采樣，得2046點，補充兩個零，作2048點的FFT。他們這樣逐點相乘，作IFFT(反快速傅立葉變換)，得到相關(guān)值。
然而這種方法將打破周期循環(huán)的特點，所得的結(jié)果并非2046個相關(guān)值，而是2048個值。而且，所得的2048個值比碼片對準時的相關(guān)值都小。那么，怎么由這2048個值重構(gòu)出2046個相關(guān)值呢？本發(fā)明提供一種移位相加的辦法，由這2048個值重構(gòu)出2046個相關(guān)值。這種辦法處理簡單，處理后易于確定閾值，捕獲位置準確。
采用移位相加的方法；由于GPS信號周期為1023個碼片，用FFT進行GPS信號的捕獲，需要適當選擇FFT的點數(shù)，并作相應(yīng)的處理。將FFT作相關(guān)得到的2048個相關(guān)值記為b，b為一向量，移位相加就是做如下處理b(1)＝b(1)+b(3)；b(2)＝b(2)+b(4)；b(2046)＝b(2046)+b(2048)；其中b(i)表示b的第i個元素，這樣，就可以得到2046個值。
本發(fā)明是一種用FFT進行GPS信號捕獲的方法。由于GPS信號周期為1023個碼片，不是2的冪次方，用FFT進行GPS信號的捕獲，需要適當選擇FFT的點數(shù)，并作相應(yīng)的處理。本發(fā)明提供了一種FFT點數(shù)及其相應(yīng)處理的辦法。該方法點數(shù)大小適中，處理簡單，處理后易于確定閾值，捕獲位置準確。
本發(fā)明的采用移位相加的辦法，是采用2048點的FFT，并由此重構(gòu)出2046個相關(guān)值。


圖1是本發(fā)明的用FFT進行GPS信號捕獲的方法流程圖。
圖2是本發(fā)明的用FFT進行GPS信號捕獲的方法具體步驟流程圖。
具體實施例方式
參看附圖1，首先，接收信號送入采樣器(1)，按照2.046M的采樣速率采樣，取連續(xù)2048個采樣值，記為r，r為復(fù)數(shù)，實部、虛部分別表示I、Q兩路信號，將r存儲在存儲器(2)中，然后送入(3)中做FFT處理；另一條支路上，本地碼存儲器(7)中存有1023個碼片的本地偽隨機碼，將本地碼送入(8)中進行雙倍采樣，得2046個采樣值，然后將其送入(9)中，補兩個零，得到2048個采樣值，記這2048個采樣值為c；下面利用FFT將r和c相關(guān)，具體如下將c做FFT處理(10)，再取共軛(11)，然后與(3)中FFT的結(jié)果在相乘器(4)中相乘，再做IFFT(5)，所得結(jié)果記為b，b為2048個復(fù)數(shù)值；然后將b作移位相加，即b(1)＝b(1)+b(3)；b(2)＝b(2)+b(4)；b(2046)＝b(2046)+b(2048)；其中b(i)表示b的第i個元素，這樣，就可以得到2046個值，找出這2046個值中模最大的值，若這個最大的模大于一個預(yù)先設(shè)定的閾值，則宣布信號捕獲，其位置就是本地碼需要偏移的半碼片數(shù)，若該最大值仍不大于該閾值，則宣布信號未捕獲，換頻點或換碼。
參看附圖2，利用FFT，采用移位相加的方法進行GPS信號捕獲，可按如下具體步驟進行第一步對本地碼的處理，可按照如下步驟進行1)，當要對某個碼進行捕獲搜索時，首先將其存儲在本地碼存儲器(7)中本地碼為1023個碼片；
2)，將本地碼存儲器(7)中的本地碼送入(8)中，進行雙倍采樣，得2046個采樣值；3)，將(8)中的2046個采樣值后面補充兩個零，得2048個值，送入(9)中；4)，將(9)中的2048個點送入(10)中，作FFT處理；5)，將(10)中的FFT結(jié)果取共軛，送入(11)中存儲好，等待接收信號的到來；第二步對接收信號的處理，可按如下步驟進行1)，將接收信號送入采樣器(1)，采樣器(1)按照2.046MHz的速率采樣；2)，采樣器(1)采出2048個連續(xù)的采樣值，記為r，注意r為復(fù)數(shù)，實部、虛部分別表示I、Q兩路信號，將r存儲在存儲器(2)中；3)，將存儲器(2)中的接收信號送入(3)中做FFT處理；第三步將(3)中的FFT結(jié)果和(11)中的共軛結(jié)果送入(4)中逐點相乘；第四步將(4)中的相乘結(jié)果送入(5)中作IFFT處理；第五步(5)中IFFT得到2048個值，記為b，將b送入(6)中作移位相加處理，即b(1)＝b(1)+b(3)；b(2)＝b(2)+b(4)；b(2046)＝b(2046)+b(2048)；得到2046個相關(guān)值；第六步將(6)中的2046個相關(guān)值送入(12)中，找出最大值，將這個最大值與一預(yù)先設(shè)定的閾值比較，若該最大值大于閾值，則宣布信號捕獲，否則，宣布信號未捕獲，換碼或換頻點。
權(quán)利要求
1.一種用FFT進行GPS信號捕獲的方法，其特征在于，采用移位相加的方法；由于GPS信號周期為1023個碼片，用FFT進行GPS信號的捕獲，需要適當選擇FFT的點數(shù)，并作相應(yīng)的處理，設(shè)FFT作相關(guān)得到的2048個相關(guān)值記為b，移位相加就是做如下處理b(1)＝b(1)+b(3)；b(2)＝b(2)+b(4)；b(2046)＝b(2046)+b(2048)；其中b(i)表示向量b的第i個元素，這樣，我們得到2046個值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用FFT進行GPS信號捕獲的方法，其特征在于，采用2048點的FFT，并由此重構(gòu)出2046個相關(guān)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用FFT進行GPS信號捕獲的方法，其步驟如下首先，接收信號送入采樣器(1)，按照2.046M的采樣速率采樣，取連續(xù)2048個采樣值，記為r，r為復(fù)數(shù)，實部、虛部分別表示I、Q兩路信號，將r存儲在存儲器(2)中，然后送入(3)中做FFT處理；另一條支路上，本地碼存儲器(7)中存有1023個碼片的本地偽隨機碼，將本地碼送入(8)中進行雙倍采樣，得2046個采樣值，然后將其送入(9)中，補兩個零，得到2048個采樣值，記這2048個采樣值為c；下面利用FFT將r和c相關(guān)，具體如下將c做FFT處理(10)，再取共軛(11)，然后與(3)中FFT的結(jié)果在相乘器(4)中相乘，再做IFFT(5)，所得結(jié)果記為b，b為2048個復(fù)數(shù)值；然后將b作移位相加，即b(1)＝b(1)+b(3)；b(2)＝b(2)+b(4)；b(2046)＝b(2046)+b(2048)；其中b(i)表示b的第i個元素，這樣，就可以得到2046個值，找出這2046個值中模最大的值，若這個最大的模大于一個預(yù)先設(shè)定的閾值，則宣布信號捕獲，其位置就是本地碼需要偏移的半碼片數(shù)，若該最大值仍不大于該閾值，則宣布信號未捕獲，換頻點或換碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用FFT進行GPS信號捕獲的方法，利用FFT，采用移位相加的方法進行GPS信號捕獲，按如下具體步驟進行第一步對本地碼的處理，可按照如下步驟進行1)，當要對某個碼進行捕獲搜索時，首先將其存儲在本地碼存儲器(7)中本地碼為1023個碼片；2)，將本地碼存儲器(7)中的本地碼送入(8)中，進行雙倍采樣，得2046個采樣值；3)，將(8)中的2046個采樣值后面補充兩個零，得2048個值，送入(9)中；4)，將(9)中的2048個點送入(10)中，作FFT處理；5)，將(10)中的FFT結(jié)果取共軛，送入(11)中存儲好，等待接收信號的到來；第二步對接收信號的處理，可按如下步驟進行1)，將接收信號送入采樣器(1)，采樣器(1)按照2.046MHz的速率采樣；2)，采樣器(1)采出2048個連續(xù)的采樣值，記為r，注意r為復(fù)數(shù)，實部、虛部分別表示I、Q兩路信號，將r存儲在存儲器(2)中；3)，將存儲器(2)中的接收信號送入(3)中做FFT處理；第三步將(3)中的FFT結(jié)果和(11)中的共軛結(jié)果送入(4)中逐點相乘；第四步將(4)中的相乘結(jié)果送入(5)中作IFFT處理；第五步(5)中IFFT得到2048個值，記為b，將b送入(6)中作移位相加處理，即b(1)＝b(1)+b(3)；b(2)＝b(2)+b(4)；b(2046)＝b(2046)+b(2048)；得到2046個相關(guān)值；第六步將(6)中的2046個相關(guān)值送入(12)中，找出最大值，將這個最大值與一預(yù)先設(shè)定的閾值比較，若該最大值大于閾值，則宣布信號捕獲，否則，宣布信號未捕獲，換碼或換頻點。
全文摘要
本發(fā)明屬于導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用FFT進行GPS信號捕獲的方法。采用移位相加的方法；由于GPS信號周期為1023個碼片，用FFT進行GPS信號的捕獲，需要適當選擇FFT的點數(shù)，并作相應(yīng)的處理。本發(fā)明提供一種采用2048點FFT做相關(guān)，并作移位相加處理的辦法。設(shè)FFT作相關(guān)得到的2048個相關(guān)值記為b，移位相加就是做如下處理b(1)＝b(1)+b(3)；b(2)＝b(2)+b(4)；…；b(2046)＝b(2046)+b(2048)；其中b(i)表示向量b的第i個元素，這樣，我們得到2046個值。本發(fā)明提供的FFT點數(shù)及其相應(yīng)處理的辦法，該方法點數(shù)大小適中，處理簡單，處理后易于確定閾值，捕獲位置準確。
文檔編號G01S19/30GK101063717SQ20061007601
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者胡東偉, 陳杰 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所