一種gps衛(wèi)星捕獲判決的高效算法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種GPS衛(wèi)星捕獲判決的高效算法，根據(jù)系統(tǒng)指標要求選擇系統(tǒng)虛警概率、相干積累時間和非相干積累的次數(shù)；依次求得單元虛警概率和門限；在基于FFT-IFFT的并行碼相位捕獲流程的數(shù)據(jù)積累部分進行相干-非相干積累，獲得相同多普勒頻率不同碼相位的積累輸出；求得一行并行碼相位輸出的最大值與平均值的比值與門限相比較進行判決。本發(fā)明簡單易行，可以節(jié)省運算量或縮短衛(wèi)星捕獲時間。
【專利說明】一種GPS衛(wèi)星捕獲判決的高效算法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星導航領(lǐng)域，是一種適用于GPS衛(wèi)星信號捕獲判決的高效算法。

【背景技術(shù)】
[0002] GPS信號的捕獲是導航定位的第一步，有著十分重要的作用。捕獲的基本思想是 展開輸入信號，找到載波頻率和C/A碼相位延時，以實現(xiàn)載波同步和C/A碼的粗同步，因此 GPS信號的捕獲就是一個對輸入信號C/A碼相位和載波頻率進行二維搜索過程。常用的偽 碼捕獲方法有串行捕獲法、PMF-FFT匹配濾波器捕獲法、FFT-IFFT并行捕獲法。串行捕獲算 法的難點在于待搜索的計算量比較大，速度慢，硬件資源消耗多。而基于FFT-IFF的碼相位 并行捕獲算法的計算量小，速度快，是現(xiàn)在常用的偽碼捕獲算法。相對應的在捕獲過程中常 用的捕獲判決算法主要有最大值判決，串行值判決，混合值判決和最大峰均比判決四種判 決算法。
[0003] 1.最大值判決：首先計算出二維搜索域（多普勒頻率域和碼相位域）的全部相關(guān) 結(jié)果，然后找到整個搜索域的最大值并與門限做比較，如果最大值大于門限則判定捕獲到 信號。這是一種常用的判決算法，但缺點是需要計算搜索域內(nèi)的所有輸出，計算量大。
[0004] 2.串行值判決：這種所搜策略是對相關(guān)輸出的單元格進行串行判決，一旦得到一 個單元格的相關(guān)值，則立即將此相關(guān)值與門限作比較，如果大于門限則判定捕獲到信號。實 際應用中串行判決方式經(jīng)常和串行相關(guān)捕獲算法相結(jié)合，即先用串行相關(guān)得到一個單元格 的相關(guān)值，然后對這個單元格進行判決，速度比較慢。
[0005] 3.混合值判決算法：這種判決算法主要和基于FFT-IFFT的并行捕獲算法相結(jié)合， 因為并行捕獲算法可以一次得到同一多普勒頻率上所有碼相位的相關(guān)值，因而使用混合判 決算法進行判決時對這一行相關(guān)結(jié)果進行判決，找到最大值并與門限相比較，超出門限的 話則判定捕獲到信號并停止判決，這種算法需要實時估計噪聲功率，不斷改變門限值。
[0006] 4.最大峰均比判決：類似于前面的最大值判決，最大峰均比判決就是找到相關(guān)輸 出的最大值并與相關(guān)輸出的平均值做比較。這種判決算法無需估計噪聲功率，但同樣需要 計算搜索域內(nèi)的所有輸出，計算量大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高效的捕獲判決算法，適用于基于 FFT-IFFT的碼相位并行捕獲。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：
[0009] 步驟1 :根據(jù)系統(tǒng)指標要求選擇系統(tǒng)虛警概率Pfa、相干積累時間T和非相干積累的 次數(shù)K ;
[0010] 步驟2 :系統(tǒng)虛警概率Pfa和單元虛警概率Pfa之間的關(guān)系Pfa = I-(I-Pfa)N求得單 元虛警概率Pfa，其中N = HX L代表全部判決域的單元格數(shù)目，H為碼片搜索個數(shù)，L代表多 普勒頻率開槽數(shù)；
[0011] 步驟3 :單元虛警概率Pfa和門限值B的關(guān)系匕=K /UI //()熗求得門限B，其中Htl 為衛(wèi)星信號不存在或者與本地復現(xiàn)信號不同步假設(shè)，HxlHtl)為Htl假設(shè)條件下混合峰均比 判決量的分布函數(shù)，在進行K次非相干積累的條件下，HxlHtl)服從自由度為（2K，2K (H-I)) 的中心F分布；
[0012] 步驟4 :設(shè)定多普勒搜索頻率fd的初始值為零，然后以頻率搜索步進值遞進累加， 所述的頻率搜索步進值設(shè)為500?2000Hz ;
[0013] 步驟5 :在基于FFT-IFFT的并行碼相位捕獲流程的數(shù)據(jù)積累部分，進行K次相

【權(quán)利要求】
1. 一種GPS衛(wèi)星捕獲判決的高效算法，其特征在于包括下述步驟： 步驟1 :根據(jù)系統(tǒng)指標要求選擇系統(tǒng)虛警概率Pfa、相干積累時間T和非相干積累的次數(shù) K； 步驟2 :系統(tǒng)虛警概率Pfa和單元虛警概率Pfa之間的關(guān)系Pfa= l-(l-Pfa)N求得單元虛 警概率Pfa，其中N = HX L代表全部判決域的單元格數(shù)目，H為碼片搜索個數(shù)，L代表多普勒 頻率開槽數(shù)； 步驟3 :單元虛警概率Pfa和門限值B的關(guān)系= f /(X i 乂嶺求得門限B，其中Htl為 衛(wèi)星信號不存在或者與本地復現(xiàn)信號不同步假設(shè)，HxlHtl)為Htl假設(shè)條件下混合峰均比判 決量的分布函數(shù)，在進行K次非相干積累的條件下，f (XlHtl)服從自由度為（2K，2K (H-I))的 中心F分布； 步驟4 :設(shè)定多普勒搜索頻率fd的初始值為零，然后以頻率搜索步進值遞進累加，所述 的頻率搜索步進值設(shè)為500?2000Hz ; 步驟5 :在基于FFT-IFFT的并行碼相位捕獲流程的數(shù)據(jù)積累部分，進行K次相干-非 相干積累，相同多普勒頻率不同碼相位的積累輸出
1,2,......，H，其中，P為本地CA碼的碼相位，It(fd，P)為第t次相干積累的同相輸出 值，Qt (fd，T，為第t次相干積累的正交輸出值； 步驟6 :求得一行并行碼相位輸出的最大值與平均值的比值
均比判決量； 步驟7 :將A與門限B相比較進行判決，如果A高于門限值B，則判定捕獲成功，并將此 時的多普勒頻率fd和C/A碼相位值傳遞給跟蹤模塊，完成對一顆衛(wèi)星信號的捕獲；如果A低 于門限值B且多普勒頻率未搜索完，則返回到步驟4,以頻率搜索步進值遞進累加改變多普 勒頻率fd繼續(xù)搜索；若全部多普勒頻率搜索完也沒有判決量超出門限則判定捕獲失敗。
【文檔編號】G01S19/30GK104360360SQ201410625718
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】王哲, 謝元彬, 張帆, 王麗華, 寇建輝 申請人:中國電子科技集團公司第二十研究所