介紹了GLONASS衛(wèi)星信號的組成和特點(diǎn),分析了衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)對衛(wèi)星信號捕獲的串行搜索算法,并介紹了基于快速傅里葉變換的并行頻率和并行碼相位捕獲算法原理。對3種捕獲算法的復(fù)雜度和捕獲效率進(jìn)行了對比分析,理論結(jié)果表明,并行碼相位捕獲算法效果較好。利用Matlab軟件模擬產(chǎn)生GLONASS中頻信號,對3種捕獲算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在-25 dB的信噪比下,3種算法均能對1 ms衛(wèi)星信號進(jìn)行捕獲,并行碼相位捕獲算法效率最高,與理論結(jié)果一致。 

【文章來源】：無線電通信技術(shù). 2019,45(06)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖1串行捕獲算法原理圖

n=0∑N－1m=0x(m)·y(m+n)·e－j2πknN=∑N－1m=0x(m)·ej2πkmN∑N－1n=0y(m+n)·e－j2πk(m+n)N=X*(k)·Y(k)。(6)式中，DFT表示離散傅里葉變換，其中X*(k)為x(n)的傅里葉變換后取復(fù)共軛，Y(k)為y(n)的傅里葉變換。根據(jù)這2個(gè)公式，可以對GLONASS捕獲算法進(jìn)行改進(jìn)。將中頻信號與本地載波信號進(jìn)行相乘，并對其進(jìn)行傅里葉變換得到Y(jié)(k)。對偽碼進(jìn)行傅里葉變換并取共軛，得到X*(k)，將二者相乘后進(jìn)行傅里葉逆變換，即可實(shí)現(xiàn)碼循環(huán)搜索，得到衛(wèi)星信號的偽碼相位，并行碼相位捕獲原理圖如圖3所示。圖3GLONASS并行碼相位捕獲算法原理圖3捕獲仿真與分析串行捕獲算法和并行捕獲算法各有優(yōu)缺點(diǎn)，采用Matlab軟件對GLONASS的L1載波信號進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并對算法復(fù)雜度進(jìn)行分析對比。3．1捕獲仿真GLONASS信號下變頻后的中心頻率設(shè)置為fc=5．5MHz，采樣頻率為40MHz。GLONASS在軌衛(wèi)星有14個(gè)頻道，L1載波信號頻率間隔為0．5625MHz，每顆衛(wèi)星各自的頻率中心為fc+k×0．5625MHz，k的取值范圍為(－7～6)。GLONASS衛(wèi)星選用0號衛(wèi)星，隨機(jī)設(shè)置偽碼相位和多普勒頻率值fd，多普勒頻率變化范圍設(shè)置為±5kHz，頻率搜索步長設(shè)置為500Hz，偽碼相位搜索步進(jìn)為半個(gè)碼片。由于GLONASS擴(kuò)頻碼一個(gè)周期的長度為1ms，所以選擇用于捕獲的信號長度須為1ms，即一個(gè)偽碼周期長度，信噪比設(shè)置為－25，－30dB兩種情況。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，從圖4(a)、圖4(c)和圖4(e)可以看出，在－25dB的信噪比下，3種捕獲算法均能正確地捕獲到衛(wèi)星導(dǎo)航信號，得到較強(qiáng)的相干峰。在圖4(c)中，由于FFT分析有負(fù)的鏡像頻率，所有產(chǎn)生2個(gè)相干峰。在－30dB的信噪比下，由于干擾太強(qiáng)，3種捕獲算法均不能有效地捕獲到衛(wèi)星導(dǎo)航信號。

2019年第45卷第6期無線電通信技術(shù)607圖43種捕獲算法捕獲結(jié)果3．2復(fù)雜度分析對比串行捕獲是一個(gè)多普勒頻率和碼相位相聯(lián)合的二維搜索過程，對于低動(dòng)態(tài)接收機(jī)，多普勒頻率搜索范圍為±5kHz，搜索步進(jìn)為500Hz，遍歷511個(gè)不同的碼相位，每半個(gè)碼片搜索一次，搜索總共需要的重復(fù)相關(guān)運(yùn)算次數(shù)為:511×2×(2×5000500+1)=1022×21=21462，(7)即總共需要21462次相關(guān)運(yùn)算才能完成對一顆衛(wèi)星的捕獲。串行捕獲算法原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)就是需要對所有可能的情況進(jìn)行分析，計(jì)算量較大，捕獲的速度相對較慢，更適宜于硬件來實(shí)現(xiàn)。并行頻率捕獲算法中每復(fù)現(xiàn)一次偽碼相位，就運(yùn)用FFT對載波的頻率進(jìn)行分析，通過分析頻譜的值實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星信號的捕獲。由于GLONASS系統(tǒng)所有衛(wèi)星使用同一擴(kuò)頻碼，如果每半個(gè)碼片搜索一次，則1022次重復(fù)搜索就可以實(shí)現(xiàn)對視線范圍內(nèi)所有衛(wèi)星的捕獲。并行碼相位捕獲算法中，需要對頻率進(jìn)行遍歷，對于一顆衛(wèi)星，以500Hz的步進(jìn)對±5kHz頻率范圍進(jìn)行搜索，僅需要21次重復(fù)搜索。偽碼的FFT變換結(jié)果可以預(yù)先存儲(chǔ)在內(nèi)存中，因此并行碼相位捕獲算法相對效率較高。在同一臺(tái)電腦上運(yùn)行3種捕獲算法，從表1中

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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