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微弱GPS信號(hào)的數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)預(yù)估算法

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  全球定位系統(tǒng)( Global Positioning System,CPS)衛(wèi)星信號(hào)包括載波、偽碼和數(shù)據(jù)碼三個(gè)信號(hào)層次。CPS接收機(jī)接收到衛(wèi)星信號(hào)后,要將經(jīng)過(guò)載波解調(diào)后的中頻信號(hào)與接收機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的C/A碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,利用C/A碼的正交性解調(diào)中頻信號(hào),使信號(hào)頻寬變回到只含數(shù)據(jù)碼的基帶,這個(gè)過(guò)程就稱為捕獲。捕獲是CPS接收機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航和定位的關(guān)鍵步驟。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中,衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)地面時(shí)其功率為- 130 dBm左右,此時(shí)信噪比( Signal-to-Noise Ratio.SNR)為- 20 dB左右,然而在森林遮擋、室內(nèi)等弱信號(hào)環(huán)境下,普通的GPS接收機(jī)很難捕獲到信號(hào),無(wú)法實(shí)現(xiàn)定位功能。為此,研制具有弱信號(hào)捕獲能力的高靈敏度GPS軟件接收機(jī)越來(lái)越有必要。

  通用的GPS弱信號(hào)的捕獲方法是通過(guò)延長(zhǎng)相干積分時(shí)間來(lái)提高信噪比增益,但是受50 b/s導(dǎo)航數(shù)據(jù)的影響,相干積分時(shí)間一般不能超過(guò)20 ms,且要盡量避免導(dǎo)航數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)造成的誤捕獲。

  微弱全球定位系統(tǒng)( GPS)衛(wèi)星信號(hào)的捕獲需要較長(zhǎng)的積分時(shí)間,但受導(dǎo)航數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)的影響,一般采用10 ms的相干積分。為進(jìn)一步提高捕獲靈敏度,提出了一種數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)預(yù)估算法,該算法通過(guò)對(duì)多組信號(hào)積分結(jié)果的對(duì)比估算出翻轉(zhuǎn)位的位置,舍棄存在位翻轉(zhuǎn)的5 ms數(shù)據(jù)從而消除其影響,并對(duì)其余數(shù)據(jù)進(jìn)行15 ms的分塊相干積分。同時(shí),為降低分塊相干積分中非相干積分的平方損耗,采用差分相干積分對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),并在運(yùn)算過(guò)程中采用“先累加后相關(guān)”的方式,在進(jìn)一步提高捕獲靈敏度的同時(shí)降低運(yùn)算復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明,該算法能高效地捕獲到信噪比低至-50 dB的信號(hào),可有效地提高CPS接收機(jī)的捕獲靈敏度和捕獲效率。

微弱GPS信號(hào)的數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)預(yù)估算法

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